7. Молекулярная физика: #200604
В сосуде находится гелий под давлением $p_1 = 160\,\text{кПа}$. После изменения состояния газа его концентрацию увеличили в $2$ раза, а среднюю кинетическую энергию молекул уменьшили в $4$ раза. Определите установившееся давление газа. Ответ запишите в килопаскалях.
Основное уравнение МКТ:
Давление газа выражается через концентрацию и среднюю кинетическую энергию:
$$p = \frac{2}{3}n\langle E_k \rangle$$
2. Изменение параметров:
Начальное состояние: $p_1 = \frac{2}{3}n_1\langle E_{k1} \rangle = 160\,\text{кПа}$
Конечное состояние: $p_2 = \frac{2}{3}n_2\langle E_{k2} \rangle = \frac{2}{3}(2n_1)\left(\frac{\langle E_{k1} \rangle}{4}\right)$
3. Упрощение выражения:
$$p_2 = \frac{2}{3} \cdot 2n_1 \cdot \frac{\langle E_{k1} \rangle}{4} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3}n_1\langle E_{k1} \rangle = \frac{1}{2}p_1$$
4. Расчет конечного давления:
$$p_2 = \frac{160\,\text{кПа}}{2} = 80\,\text{кПа}$$