Задание 7 ЕГЭ по физике №00047765
Основные Уравнения МКТ
№2. Задание 7
ID: 00047765
При некоторой температуре средняя квадратичная скорость молекулы кислорода равна 400 м/с. Какова при этой же температуре средняя квадратичная скорость атома гелия?
Округлите до целых. Ответ дайте в м/с.
Источник: ФИПИ
Решение
Кислород и гелий находятся при одной и той же температуре. Скорость молекулы кислорода известна, нужно найти скорость атома гелия.
Шаг 1. Одинаковая температура — одинаковая энергия. Средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы зависит только от температуры:
$$\dfrac{m_0v_{\text{кв}}^2}{2}=\dfrac32kT.$$Значит, у молекулы кислорода и у атома гелия эта энергия одинакова. Лёгкая частица при той же энергии движется быстрее:
$$v_{\text{кв}}=\sqrt{\dfrac{3kT}{m_0}}=\sqrt{\dfrac{3RT}{M}},\qquad v_{\text{кв}}\propto\dfrac{1}{\sqrt{M}}.$$Шаг 2. Молярные массы. Из справочных данных: кислород $\text{O}_2$ — $32\cdot10^{-3}$ кг/моль (молекула из двух атомов), гелий — $4\cdot10^{-3}$ кг/моль (одиночный атом).
Шаг 3. Считаем.
$$\dfrac{v_{\text{He}}}{v_{\text{O}_2}}=\sqrt{\dfrac{M_{\text{O}_2}}{M_{\text{He}}}}=\sqrt{\dfrac{32}{4}}=\sqrt8\approx2{,}828.$$$$v_{\text{He}}=400\cdot2{,}828\approx1131\ \text{м/с}.$$Проверим себя. Энергии должны совпасть: $32\cdot400^2=5\,120\,000$ и $4\cdot1131^2\approx5\,116\,000$ — равны с точностью до округления. Лёгкий гелий быстрее кислорода, как и должно быть.
Ответ
Другие задания по теме «Основные Уравнения МКТ» (8)
- Задание 7 №00047955 — При температуре T индекс 0 и давлении p индекс 0 идеальный газ, взятый в…
- Задание 7 №00047954 — При повышении абсолютной температуры средняя кинетическая энергия хаотического…
- Задание 7 №00047953 — Концентрация молекул разреженного газа увеличилась в 3 раза, а давление газа…
- Задание 7 №00047952 — При увеличении абсолютной температуры на 600 К среднеквадратичная скорость…
- Задание 7 №00047951 — При температуре T индекс 0 и давлении p индекс 0 1 моль разреженного азота…
- Задание 7 №00047950 — Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул неона…
- Задание 7 №00047949 — Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул гелия…
- Задание 7 №00047948 — При уменьшении абсолютной температуры на 200 К средняя кинетическая энергия…