23. Молекулярная физика. Электродинамика: расчетная задача: #208378
Во время опыта абсолютная температура воздуха в сосуде понизилась в $2$ раза, и он перешел из состояния $1$ в состояние $2$. Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение $\dfrac{N_2}{N_1}$ числа молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. (Ответ округлить до десятых.) Воздух считать идеальным газом.
$1.$ Записываем уравнение состояния идеального газа:$$ p = nkT $$ где $n = \frac{N}{V}$ — концентрация молекул.
$2.$ Выражаем число молекул:$$ N = \frac{pV}{kT} $$ $3.$ Находим отношение чисел молекул:$$ \frac{N_2}{N_1} = \frac{p_2V_2/T_2}{p_1V_1/T_1} = \frac{p_2V_2}{p_1V_1} \cdot \frac{T_1}{T_2} $$ $4.$ Подставляем значения из условия:$$ \frac{N_2}{N_1} = \frac{2 \cdot 10^3 \cdot 0.4}{6 \cdot 10^3 \cdot 0.4} \cdot 2 $$ $5.$ Вычисляем:$$ \frac{N_2}{N_1} = \frac{800}{2\space400} \cdot 2 = \frac{1}{3} \cdot 2 = \frac{2}{3} \approx 0.7 $$ Ответ: отношение числа молекул равно $0.7.$