Какое значение температуры Т2 необходимо установить, чтобы средняя квадратичная скорость движения молекул газа, находящегося при температуре Т1= 0,0 °С, возросла в 3,0 раза?
ФизикаКолледжТемпература и средняя квадратичная скорость молекул газатемпература Т2средняя квадратичная скоростьмолекулы газатемпература Т1газовая термодинамикаувеличение скорости молекул
Чтобы решить эту задачу, нам нужно воспользоваться формулой, которая связывает среднюю квадратичную скорость молекул газа с температурой. Средняя квадратичная скорость молекул газа (v) пропорциональна квадратному корню из температуры (T) в кельвинах:
v ∝ √T
Это означает, что если мы увеличим температуру, то средняя квадратичная скорость тоже увеличится. В нашем случае нам нужно, чтобы средняя квадратичная скорость возросла в 3 раза. Это можно записать следующим образом:
v2 = 3 * v1
Так как v ∝ √T, мы можем выразить это как:
√T2 = 3 * √T1
Теперь, чтобы избавиться от квадратного корня, возведем обе стороны уравнения в квадрат:
T2 = (3 * √T1)²
Теперь нам нужно найти значение T1 в кельвинах. Температура Т1 задана как 0,0 °С. Чтобы перевести это значение в кельвины, используем следующую формулу:
T1(K) = T1(°C) + 273.15
Таким образом:
T1 = 0 + 273.15 = 273.15 K
Теперь подставим значение T1 в формулу для T2:
T2 = (3 * √273.15)²
Сначала найдем √273.15:
√273.15 ≈ 16.52
Теперь подставим это значение в уравнение:
T2 = (3 * 16.52)²
Вычислим 3 * 16.52:
3 * 16.52 ≈ 49.56
Теперь возведем это значение в квадрат:
T2 ≈ 49.56²
Вычисляя квадрат, получаем:
T2 ≈ 2456.63 K
Теперь, чтобы получить значение температуры T2 в градусах Цельсия, нужно вычесть 273.15:
T2(°C) = T2(K) - 273.15
Таким образом:
T2(°C) ≈ 2456.63 - 273.15 ≈ 2183.48 °C
Ответ: Чтобы средняя квадратичная скорость молекул газа возросла в 3 раза, необходимо установить температуру T2 примерно равной 2183.48 °C.