Задание 7 ЕГЭ по физике №00048401
Основные Уравнения МКТ
№2. Задание 7
ID: 00048401
При какой температуре находился газ, если изменение средней кинетической энергии молекул идеального газа равно $1{,}035\cdot10^{-21}$ Дж, а конечная температура газа равна $81\,^\circ\text{C}$?
Ответ дайте в градусах Цельсия.
Источник: Сборник Демидовой 2019
Решение
Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа зависит только от абсолютной температуры. Значит, по изменению энергии можно найти, на сколько изменилась температура, а потом — с какой температуры газ начинал.
Шаг 1. Связь энергии и температуры. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
$$\overline{E}=\dfrac32kT.$$Это прямая пропорция без сдвига, поэтому изменение энергии связано с изменением температуры тем же коэффициентом:
$$\Delta\overline{E}=\dfrac32k\,\Delta T\quad\Rightarrow\quad\Delta T=\dfrac{2\,\Delta\overline{E}}{3k}.$$Шаг 2. Считаем изменение температуры. Постоянная Больцмана $k=1{,}38\cdot10^{-23}$ Дж/К:
$$\Delta T=\dfrac{2\cdot1{,}035\cdot10^{-21}}{3\cdot1{,}38\cdot10^{-23}}=\dfrac{2{,}07\cdot10^{-21}}{4{,}14\cdot10^{-23}}=50\ \text{К}.$$Шаг 3. Нагрели или охладили? Изменение энергии положительное — энергия молекул выросла, газ нагрели на $50$ К. Разность температур в кельвинах и в градусах Цельсия одна и та же, поэтому газ нагрели на $50\,^\circ\text{C}$ и пришёл он к $81\,^\circ\text{C}$. Начальная температура:
$$t_1=81-50=31\,^\circ\text{C}.$$Проверим себя. В кельвинах: $T_1=304$ К, $T_2=354$ К. Разница энергий $\dfrac32k\,(354-304)=1{,}5\cdot1{,}38\cdot10^{-23}\cdot50=1{,}035\cdot10^{-21}$ Дж — ровно как в условии.
Ответ
Другие задания по теме «Основные Уравнения МКТ» (8)
- Задание 7 №00048487 — В баллоне находится 3 умножить на 10 в степени 23 молекул газа. Какое примерно…
- Задание 7 №00048486 — Чему равна температура идеального газа, если средняя кинетическая энергия…
- Задание 7 №00048485 — Тело состоит из 1,057 умножить на 10 в степени 24 молекул. Чему равно…
- Задание 7 №00048404 — Азот массой 0,6 кг при температуре 280 К оказывает давление на стенки сосуда,…
- Задание 7 №00048403 — В сосуде находится смесь двух газов: кислорода и водорода. Число молекул…
- Задание 7 №00048402 — Газ имеет концентрацию 1,2 умножить на 10 в степени 24 м в степени минус 3 и…
- Задание 7 №00048400 — Каково давление газа, если при температуре t равно 77 в степени ° C в одном…
- Задание 7 №00047955 — При температуре T индекс 0 и давлении p индекс 0 идеальный газ, взятый в…