Номер 2, страница 243 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Физика, 10 класс Учебник, автор: Касьянов Валерий Алексеевич, издательство Просвещение, Москва, 2021, белого цвета

Авторы: Касьянов В. А.

Тип: Учебник

Издательство: Просвещение

Год издания: 2021 - 2025

Уровень обучения: углублённый

Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены

ISBN: 978-5-09-103621-3

Популярные ГДЗ в 10 классе

Задачи. Параграф 49. Распределение молекул идеального газа в пространстве. 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Молекулярная физика - номер 2, страница 243.

№2 (с. 243)
Условие. №2 (с. 243)
скриншот условия
Физика, 10 класс Учебник, автор: Касьянов Валерий Алексеевич, издательство Просвещение, Москва, 2021, белого цвета, страница 243, номер 2, Условие

2. Какой промежуток времени экспериментатор будет наблюдать равномерное распределение шести частиц по двум половинам сосуда, если опыт проводится в течение суток?

Решение. №2 (с. 243)

Дано:

Число частиц, $N = 6$

Общее время эксперимента, $T = 1$ сутки

Перевод в систему СИ:

$T = 1 \text{ сутки} = 24 \text{ ч} = 24 \times 3600 \text{ с} = 86400 \text{ с}$

Найти:

Промежуток времени, в течение которого наблюдается равномерное распределение, $t - ?$

Решение:

Задача решается с использованием методов статистической физики и теории вероятностей. Предполагается, что все микросостояния системы равновероятны.

1. Сначала определим общее число возможных способов распределения шести частиц по двум половинам сосуда. Каждая из 6 частиц может находиться либо в левой, либо в правой половине. Это означает, что для каждой частицы есть 2 возможных положения. Общее число микросостояний ($W_{общ}$) равно:

$W_{общ} = 2^N = 2^6 = 64$

2. Равномерное распределение означает, что в каждой из двух половин сосуда находится одинаковое количество частиц. При общем числе частиц $N=6$, это означает, что в каждой половине должно быть по $6/2 = 3$ частицы.

3. Теперь найдем число микросостояний, соответствующих такому равномерному распределению ($W_{равн}$). Это комбинаторная задача: нужно вычислить, сколькими способами можно выбрать 3 частицы из 6, чтобы поместить их в одну (например, левую) половину. Оставшиеся 3 частицы автоматически окажутся в правой половине. Число таких способов равно числу сочетаний из 6 по 3:

$W_{равн} = C_N^k = C_6^3 = \frac{6!}{3!(6-3)!} = \frac{6!}{3!3!} = \frac{6 \times 5 \times 4}{3 \times 2 \times 1} = 20$

Итак, существует 20 микросостояний, соответствующих равномерному распределению.

4. Вероятность $P$ застать систему в состоянии равномерного распределения равна отношению числа благоприятных микросостояний к их общему числу:

$P = \frac{W_{равн}}{W_{общ}} = \frac{20}{64} = \frac{5}{16}$

5. Чтобы найти, какой промежуток времени $t$ система будет находиться в этом состоянии, нужно умножить общее время эксперимента $T$ на вычисленную вероятность $P$:

$t = T \times P = 1 \text{ сутки} \times \frac{5}{16} = \frac{5}{16} \text{ суток}$

Для удобства переведем результат в часы:

$t = 24 \text{ часа} \times \frac{5}{16} = \frac{24 \times 5}{16} \text{ часа} = \frac{120}{16} \text{ часа} = 7.5 \text{ часа}$

Ответ: Экспериментатор будет наблюдать равномерное распределение частиц в течение 7.5 часов.

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 243 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 243), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.