Задача №63-item по физике (10 класс, Мякишев Г.Я.)

ЭНЕРГИЯ тЕПЛоВоГо ДВИЖЕНИЯ МоЛЕКУЛ Какие макропараметры используют для описания состояния газа? Справедливо ли утверждение: «Чем быстрее движутся молекулы газа, тем выше его температура»? Средняя кинетическая энергия молекул газа при тепловом равновесии. Возьмём сосуд, разделённый пополам перегородкой, проводящей тепло. В одну половину сосуда поместим кислород, а в другую — водород, име- ющие разную температуру. Спустя некоторое время газы будут иметь оди- наковую температуру, не зависящую от рода газа, т. е. будут находиться в состоянии теплового равновесия. Для определения температуры выясним, какая физическая величина в молекулярно-кинетической теории обладает таким же свойством. Из курса физики основной школы известно, что, чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела. При нагревании газа в замкнутом со- суде давление газа возрастает. Согласно же основному уравнению молекуляр- но-кинетической теории (9.7) давление газа р прямо пропорционально сред- 2 ней кинетической энергии поступательного движения молекул: p = nE. 3 N Так как концентрация молекул газа n = , то из уравнения (9.7) полу- V 2N V 2 pMV 2 чаем p = E, или p = E, или, согласно формуле (8.8), = E. 3V N 3 mN A 3 При тепловом равновесии, если давление и объём газа массой m посто- янны и известны, то средняя кинетическая энергия молекул газа должна иметь строго определённое значение, как и температура. Можно предположить, что ВАЖНо при тепловом равновесии именно средние кинетические энергии молекул всех газов одинаковы. Конечно, это пока только предположение. Его нужно экспериментально проверить. Практически такую проверку произвести непосредственно невоз- можно, так как измерить среднюю кинетическую энергию молекул очень трудно. Но с помощью основного уравнения молекулярно-кинетической теории её можно выразить через макроскопические параметры: 3 pV 3 pMV E = = . (9.8) 2 N 2 mN A Если кинетическая энергия действительно одинакова для всех газов в со- стоянии теплового равновесия, то и значение