Какое будет установившееся давление газа, если в сосуде содержится гелий под давлением 100 кПа, его концентрацию увеличили в 2 раза, а среднюю кинетическую энергию молекул уменьшили в 4 раза?

Физика 10 класс Газовые законы давление газа гелий концентрация средняя кинетическая энергия Молекулы сосуд физика установившееся давление Новый

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение состояния идеального газа и понимать, как изменение концентрации и средней кинетической энергии молекул влияет на давление газа.

Шаг 1: Понимание начальных условий

• Начальное давление гелия P1 = 100 кПа.
• Начальная концентрация молекул газа n1 (количество молекул в единице объема).
• Средняя кинетическая энергия молекул газа E1.

Шаг 2: Изменения в системе

• Концентрация увеличивается в 2 раза: n2 = 2 * n1.
• Средняя кинетическая энергия молекул уменьшается в 4 раза: E2 = E1 / 4.

Шаг 3: Влияние на давление

Уравнение состояния идеального газа можно записать в виде:

P = n * k * T,

где:

• P - давление газа;
• n - концентрация молекул;
• k - постоянная Больцмана;
• T - температура газа.

Средняя кинетическая энергия молекул газа связана с температурой следующим образом:

E = (3/2) * k * T.

Таким образом, если средняя кинетическая энергия уменьшается в 4 раза, то температура также уменьшится в 4 раза:

T2 = T1 / 4.

Шаг 4: Подставление значений в уравнение

Теперь можем выразить новое давление P2 через измененные параметры:

P2 = n2 * k * T2 = (2 * n1) * k * (T1 / 4).

Подставим P1:

P2 = (2 * (P1 / (k * T1))) * k * (T1 / 4) = (2 * P1) / 4 = P1 / 2.

Шаг 5: Подсчет нового давления

Подставим значение начального давления:

P2 = (100 кПа) / 2 = 50 кПа.

Ответ: Установившееся давление газа после изменений составит 50 кПа.