Номер 4, страница 46 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Выполняем тест - номер 4, страница 46.

Условие.

4. Давление газа не зависит:

1) от числа молекул

2) от температуры газа

3) от скорости молекул

4) от формы сосуда, в котором находится газ

Решение.

Решение

Давление газа на стенки сосуда создается ударами молекул. Чтобы определить, от каких величин давление газа не зависит, проанализируем факторы, влияющие на него, с помощью основного уравнения молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа:

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

где $\text{P}$ — давление, $m_0$ — масса одной молекулы, $\text{n}$ — концентрация молекул (число молекул в единице объема, $n = N/V$), а $\overline{v^2}$ — средний квадрат скорости хаотического движения молекул.

Также можно использовать уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона в форме для давления):

$P = \frac{N}{V}kT$

где $\text{N}$ — общее число молекул в объеме $\text{V}$, $\text{k}$ — постоянная Больцмана, $\text{T}$ — абсолютная температура.

Рассмотрим каждый вариант ответа:

от числа молекул

Из уравнения $P = \frac{N}{V}kT$ следует, что при постоянных объеме ($\text{V}$) и температуре ($\text{T}$) давление ($\text{P}$) прямо пропорционально числу молекул ($\text{N}$). Чем больше молекул находится в сосуде, тем чаще они сталкиваются со стенками, создавая большее давление.

Ответ: давление газа зависит от числа молекул.

от температуры газа

Из уравнения $P = \frac{N}{V}kT$ видно, что при постоянных $\text{N}$ и $\text{V}$ давление прямо пропорционально абсолютной температуре ($\text{T}$). Температура является мерой средней кинетической энергии молекул. С ростом температуры увеличивается скорость движения молекул, их удары о стенки становятся более частыми и сильными, что приводит к росту давления.

Ответ: давление газа зависит от температуры газа.

от скорости молекул

Основное уравнение МКТ $P = \frac{1}{3} m_0 n \overline{v^2}$ напрямую показывает, что давление пропорционально среднему квадрату скорости молекул ($\overline{v^2}$). Чем быстрее движутся молекулы, тем большее давление они создают.

Ответ: давление газа зависит от скорости молекул.

от формы сосуда, в котором находится газ

Газ по своей природе занимает весь предоставленный ему объем, равномерно распределяясь в нем. В физических формулах, описывающих давление газа, фигурирует объем ($\text{V}$), а не форма сосуда. При одинаковых объеме, температуре и количестве вещества давление газа будет одинаковым как в шаре, так и в кубе или сосуде сложной формы. Молекулы движутся хаотично и ударяются о все стенки, поэтому форма не влияет на итоговое значение давления.

Ответ: давление газа не зависит от формы сосуда, в котором находится газ.

Таким образом, единственным параметром из предложенных, от которого не зависит давление газа, является форма сосуда.

Ответ: 4