Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Чему будет равна среднеквадратичная скорость атомов гелия в момент

Условие

В гладком закрепленном теплоизолированном горизонтальном цилиндре находится 1 моль идеального одноатомного газа (гелия) при температуре T₁ = 300 К, отделенный от окружающей среды — вакуума — теплоизолированным поршнем массой m = 2 кг. Вначале поршень удерживали на месте, а затем придали ему скорость V = 10 м/с, направленную в сторону газа. Чему будет равна среднеквадратичная скорость атомов гелия в момент остановки поршня? Поршень в цилиндре движется без трения.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Из условия задачи понятно, что по мере движения поршня в адиабатических условиях газ будет сжиматься и нагреваться, а поршень — тормозиться, вплоть до остановки.2. В момент остановки, то есть при максимальном сжатии гелия, вся начальная кинетическая энергия поршня перейдет во внутреннюю энергию гелия.3. Вначале 1 моль одноатомного гелия обладал внутренней энергией U1=32RT1,U_1= \frac{3}{2} RT_1, а в конце процесса, согласно закону сохранения энергии, U2=32RT1+mV22=32R(T1+mV23R)=32RT2,U_2= \frac{3}{2} RT_1 + \frac{mV^{2}}{2} = \frac{3}{2} R ( T_1 + \frac{mV^{2}}{3R} ) = \frac{3}{2} RT_2, откуда T2=T1+mV23RT_2=T_1 + \frac{mV^{2}}{3R}

Осталось ещё 1 шаг

  1. Среднеквадратичная скорость атомов гелия в…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого»