Номер 2, страница 123 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Как можно объяснить закон Дальтона для давления смеси газов?

1. Газы способны неограниченно расширяться из-за особенностей их молекулярного строения и движения, которые описываются молекулярно-кинетической теорией. Во-первых, молекулы газа находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении. Во-вторых, расстояния между молекулами газа значительно превышают их собственные размеры. В-третьих, силы межмолекулярного притяжения в газах очень малы и ими можно пренебречь (в модели идеального газа). Из-за высокой кинетической энергии, которая значительно превосходит энергию взаимодействия, молекулы не удерживаются друг около друга и разлетаются во все стороны, стремясь занять весь предоставленный им объём. Если газ не ограничен стенками сосуда, он будет расширяться до тех пор, пока не рассеется в окружающем пространстве.

Ответ: Способность газов к неограниченному расширению объясняется высокой кинетической энергией их молекул и очень слабыми силами межмолекулярного притяжения, в результате чего молекулы движутся свободно и заполняют весь доступный объём.

2. Закон Дальтона утверждает, что общее давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений каждого из газов в смеси. Парциальное давление — это давление, которое оказывал бы газ, если бы он один занимал весь объём смеси при той же температуре. Объяснение этого закона основывается на молекулярно-кинетической теории. Давление газа на стенки сосуда создается ударами его молекул. В смеси идеальных газов молекулы разных газов движутся независимо друг от друга и не взаимодействуют между собой. Каждая компонента смеси вносит свой вклад в общее давление, пропорциональный количеству её молекул. Поскольку при одной и той же температуре средняя кинетическая энергия молекул всех газов одинакова, то общее число ударов о стенку в единицу времени равно сумме ударов молекул каждого газа. Следовательно, и общее давление $P_{общ}$ является суммой парциальных давлений $P_i$: $P_{общ} = P_1 + P_2 + P_3 + \dots = \sum_{i} P_i$.

Ответ: Закон Дальтона объясняется тем, что в смеси идеальных газов молекулы каждого газа движутся независимо и создают давление так, как будто других газов нет. Общее давление является результатом сложения давлений, создаваемых каждым газом в отдельности (их парциальных давлений).

3. Связь между давлением и объёмом газа при постоянной температуре (изотермический процесс) для данной массы газа описывается законом Бойля—Мариотта. Этот закон гласит, что давление газа обратно пропорционально его объёму. Это означает, что при увеличении объёма давление уменьшается, и наоборот, при уменьшении объёма давление увеличивается, причём их произведение остаётся постоянным. Математически это выражается формулой $P \cdot V = \text{const}$ или $P_1V_1 = P_2V_2$, где $P_1$ и $V_1$ — начальные давление и объём, а $P_2$ и $V_2$ — конечные. С точки зрения молекулярно-кинетической теории это объясняется так: давление создается ударами молекул о стенки сосуда. Если при постоянной температуре (а значит, при постоянной средней скорости молекул) уменьшить объём, то концентрация молекул возрастет. Это приведет к увеличению частоты ударов молекул о стенки, что и вызовет рост давления.

Ответ: При постоянной температуре давление и объём данной массы газа связаны обратной пропорциональностью: произведение давления на объём есть величина постоянная ($PV = \text{const}$). Это известно как закон Бойля—Мариотта.