Номер 1, страница 242 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 49. Распределение молекул идеального газа в пространстве. 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Молекулярная физика - номер 1, страница 242.

Условие.

1. Почему некоторые свойства разреженных газов не зависят от их химического состава?

Решение.

1. Некоторые свойства разреженных газов не зависят от их химического состава, потому что в условиях сильного разрежения любой газ по своему поведению приближается к модели идеального газа. Эта модель основана на допущениях, что, во-первых, собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, и, во-вторых, силы межмолекулярного взаимодействия между молекулами также пренебрежимо малы. В разреженном газе среднее расстояние между молекулами значительно превышает их размеры, что делает эти допущения справедливыми.

Поскольку в модели идеального газа индивидуальные особенности молекул, такие как их размер, форма, масса и характер межмолекулярных сил, не учитываются, свойства газа определяются только макроскопическими параметрами: количеством частиц, их средней кинетической энергией (то есть температурой) и занимаемым объемом. Молекулы рассматриваются как точечные массы, взаимодействующие только посредством упругих столкновений.

К таким свойствам, не зависящим от химической природы газа, относятся в первую очередь соотношения между давлением, объемом и температурой, описываемые уравнением состояния идеального газа (уравнением Клапейрона-Менделеева): $PV = \nu RT$. В форме, связывающей давление с концентрацией частиц $n = N/V$, оно выглядит как $p = nkT$. Из этого уравнения следует, что давление газа при заданных концентрации и температуре определяется только этими параметрами и не зависит от того, из каких именно молекул (кислорода, азота, гелия и т.д.) состоит газ. Следствием этого является закон Авогадро, утверждающий, что в равных объемах любых газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

В то же время, свойства, которые напрямую зависят от массы молекул (например, плотность, скорость звука, скорость диффузии) или их внутренней структуры (например, молярная теплоемкость), будут различаться для разных газов. Однако фундаментальные термодинамические законы, описывающие поведение газа как совокупности хаотически движущихся частиц, остаются универсальными.

Ответ: Некоторые свойства разреженных газов не зависят от их химического состава, так как в разреженном состоянии любой газ ведет себя как идеальный газ. В модели идеального газа пренебрегают собственным объемом молекул и силами взаимодействия между ними. Поэтому свойства, описываемые этой моделью (например, соотношение между давлением, объемом и температурой), зависят только от концентрации частиц и их средней кинетической энергии (температуры), а не от индивидуальных характеристик молекул, таких как их масса или структура.