Номер 4, страница 204 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 60. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Глава 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа - номер 4, страница 204.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Давление газа на стенки сосуда создается ударами его молекул. Когда газ нагревают в закрытом сосуде, его объем $V$ и количество молекул $N$ остаются постоянными. Следовательно, концентрация молекул $n = N/V$ также не изменяется.

Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), абсолютная температура газа $T$ является мерой средней кинетической энергии хаотического движения его молекул $E_k$. Эта связь выражается формулой:

$E_k = \frac{3}{2}kT$

где $k$ – постоянная Больцмана. При нагревании газа его температура $T$ растет, что приводит к увеличению средней кинетической энергии молекул $E_k$.

Давление газа $P$ связано с его микроскопическими параметрами через основное уравнение МКТ:

$P = \frac{1}{3} m_0 n \overline{v^2} = \frac{2}{3}nE_k$

где $m_0$ – масса одной молекулы, а $\overline{v^2}$ – средний квадрат скорости молекул. Поскольку концентрация $n$ в закрытом сосуде постоянна, из формулы следует, что давление $P$ прямо пропорционально средней кинетической энергии молекул $E_k$. Увеличение кинетической энергии означает, что молекулы начинают двигаться быстрее. В результате они чаще и с большей силой ударяются о стенки сосуда, что и приводит к увеличению давления.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1) концентрации молекул – неверно. В закрытом сосуде объем и количество вещества постоянны, поэтому концентрация не меняется.

2) расстояния между молекулами – неверно. Так как объем сосуда не изменяется, среднее расстояние между молекулами остается прежним.

3) средней кинетической энергии молекул – верно. Нагревание напрямую увеличивает температуру, а следовательно, и среднюю кинетическую энергию молекул, что вызывает рост давления.

4) средней потенциальной энергии молекул – неверно. В модели идеального газа потенциальной энергией взаимодействия молекул пренебрегают. Давление газа обусловлено в первую очередь кинетической энергией его молекул.

Ответ: 3.