7. Молекулярная физика: #200613
Концентрация атомов гелия в сосуде под подвижным поршнем увеличилась в $6$ раз, при этом давление газа возросло в $2$ раза. Определите, во сколько раз уменьшилась средняя кинетическая энергия теплового движения атомов гелия.
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: $p_1 = \frac{2}{3}n_1\langle E_{k1} \rangle$
Конечное состояние: $p_2 = \frac{2}{3}n_2\langle E_{k2} \rangle = \frac{2}{3}(6n_1)\langle E_{k2} \rangle = 2p_1$
3. Выражаем отношение энергий:
$$\frac{p_2}{p_1} = \frac{\frac{2}{3} \cdot 6n_1 \cdot \langle E_{k2} \rangle}{\frac{2}{3}n_1\langle E_{k1} \rangle} = \frac{6\langle E_{k2} \rangle}{\langle E_{k1} \rangle} = 2$$
4. Находим изменение энергии:
$$\frac{\langle E_{k2} \rangle}{\langle E_{k1} \rangle} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}$$
5. Коэффициент изменения:
$$\frac{\langle E_{k1} \rangle}{\langle E_{k2} \rangle} = 3$$