ID: 00025720
В двух сосудах с одинаковыми объёмами находится по 2 моль разреженных газов – неона и аргона. Неон в первом сосуде находится при температуре 127 °С; аргон во втором − при температуре 200 К.
Выберите все верные утверждения о параметрах состояния указанных газов.
1) Температура аргона выше, чем температура неона.
2) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул неона больше, чем молекул аргона.
3) Давление аргона больше, чем давление неона.
4) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул неона в 2 раза больше, чем молекул аргона.
5) Концентрация аргона меньше, чем концентрация неона.
Источник: ФИПИ
В двух одинаковых по объёму сосудах — по $2$ моль разреженных газов: неон при $127\ ^{\circ}\text{C}=400$ К в первом сосуде, аргон при $200$ К во втором.
Утверждение 1: температура аргона выше, чем неона. Но $200\ \text{К}\lt400\ \text{К}$ — на самом деле выше температура неона. Неверно.
Утверждение 2: среднеквадратичная скорость молекул неона больше, чем аргона. $v_{кв}=\sqrt{\dfrac{3RT}{\mu}}$: у неона молярная масса $20$ г/моль и температура $400$ К, у аргона — $40$ г/моль и $200$ К. Сравним отношения $T/\mu$: у неона $\dfrac{400}{20}=20$, у аргона $\dfrac{200}{40}=5$. Раз $20\gt5$, скорость молекул неона действительно больше — и температура выше, и молекула легче, оба фактора работают в одну сторону. Утверждение верно.
Утверждение 3: давление аргона больше, чем неона. При равных объёмах и равном количестве вещества ($2$ моль у обоих) давление $p=\dfrac{\nu RT}{V}$ пропорционально только температуре. У неона $T=400$ К, у аргона $T=200$ К — значит, давление неона, наоборот, больше, чем у аргона. Неверно.
Утверждение 4: средняя кинетическая энергия молекул неона в 2 раза больше, чем молекул аргона. Средняя энергия одной молекулы зависит только от температуры: $E=\dfrac{3}{2}kT$, отношение энергий равно отношению температур: $\dfrac{E_{Ne}}{E_{Ar}}=\dfrac{400}{200}=2$. Верно.
Утверждение 5: концентрация аргона меньше, чем неона. При равных объёмах и равном количестве вещества ($2$ моль у каждого) концентрация $n=\dfrac{\nu N_A}{V}$ одинакова для обоих газов — она не зависит от температуры или сорта газа. Утверждение неверно, концентрации равны.