номер 14.6, страница 106 - гдз по физике 10-11 класс задачник Гельфгат, Генденштейн

14.6. Как изменилось бы давление в сосуде с газом, если бы внезапно исчезли силы притяжения между его молекулами?

☑ Давление увеличилось бы.

Решение. Если бы давление газа поддерживалось постоянным (сосуд, например, прикрыт легкоподвижным поршнем), то после исчезновения сил притяжения между молекулами объем газа увеличился бы. Поэтому в сосуде с постоянным объемом возрастает давление газа на стенки.

Решение

Давление газа на стенки сосуда создается ударами его молекул. В реальных газах, в отличие от идеальных, существуют силы межмолекулярного взаимодействия, в частности, силы притяжения.

Рассмотрим молекулу, которая движется к стенке сосуда. Другие молекулы, находящиеся в объеме газа позади нее, притягивают ее к себе. Это притяжение действует как тормозящая сила, которая уменьшает скорость молекулы непосредственно перед ее ударом о стенку. В результате сила каждого отдельного удара молекулы о стенку оказывается меньше, чем была бы в отсутствие сил притяжения.

Суммарное давление на стенку, которое является результатом всех таких ударов, следовательно, также оказывается меньше. Этот эффект учитывается в уравнении состояния реального газа (уравнении Ван-дер-Ваальса):

$(P + \frac{a\nu^2}{V^2})(V - \nu b) = \nu RT$

В этом уравнении член $\frac{a\nu^2}{V^2}$ представляет собой поправку на внутреннее давление, обусловленное силами притяжения. Здесь $P$ — это измеряемое давление. Видно, что давление идеального газа (эффективное давление) было бы больше на величину этой поправки.

Если бы силы притяжения между молекулами внезапно исчезли, то исчез бы и тормозящий эффект. Молекулы стали бы ударяться о стенки с большей силой, так как их скорость у стенки не уменьшалась бы за счет притяжения к другим молекулам. При неизменном объеме сосуда и неизменной средней кинетической энергии молекул (температуре) это привело бы к увеличению общего давления, оказываемого газом на стенки сосуда.

Ответ: Давление увеличилось бы.