ID: 00015172
Вертикальный гладкий цилиндр закрыт подвижным поршнем. Под поршнем в цилиндре находится 0,5 моля неона. Температуру неона медленно уменьшают. Как изменяются в этом процессе средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул неона и концентрация его молекул? Атмосферное давление считать постоянным.
А) средняя кинетическая энергия молекул | Б) концентрация молекул неона |
|---|---|
|
|
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Ответ — две цифры в порядке А, Б.
Источник: ФИПИ
Поршень подвижный и над ним атмосфера, поэтому давление газа всё время равно атмосферному: процесс изобарный, $p=\text{const}$. Средняя кинетическая энергия молекул связана только с температурой: $\langle E\rangle=\tfrac{3}{2}kT$. Концентрацию удобно взять из формулы $p=nkT$. Температуру понижают — смотрим обе величины.
$\langle E\rangle=\tfrac{3}{2}kT$ — прямо пропорциональна температуре. Температуру уменьшают, значит $\langle E\rangle$ УМЕНЬШАЕТСЯ. Цифра 2.
Из $p=nkT$ выразим $n=\dfrac{p}{kT}$. Давление постоянно, температура $T$ уменьшается — в знаменателе становится меньше, поэтому $n$ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ. (Физически: газ остывает, поршень опускается, объём падает быстрее, чем число молекул, поэтому молекулы «теснятся».) Цифра 1.
Собираем ответ в порядке А, Б: 2, 1.