Задача к ЕГЭ на тему «Задачи, сводящиеся к решению уравнений или вычислениям» №3

Для средней кинетической энергии молекулы совершенного газа справедлива формула  mv2-  3  2  = 2kT,  где m  — масса молекулы газа в кг, v  — средняя скорость молекулы газа в м/с, T  — абсолютная температура в кельвинах, а k  — постоянная Больцмана в Дж/К. Во сколько раз увеличится средняя скорость молекулы газа при увеличении его температуры в 4 раза?

Пусть v1  — начальная средняя скорость молекулы газа в м/с, T1  — начальная температура газа в кельвинах, v2  — конечная средняя скорость молекулы газа в м/с, тогда 4T1  — конечная температура газа.

Для начальных параметров известно, что

mv 2  3 -21-= 2 kT1

Для конечных параметров известно, что

mv22  3  2  = 2k ⋅4T1

Умножая первое уравнение на 4, получаем

4mv12 = 4⋅ 3kT1    2      2

Отсюда заключаем, что

   2       2 mv2- =4 mv1-  ⇒   v22 = 4v12  2       2

С учетом v1 ≥ 0,v2 ≥ 0  получаем

v2 = 2v1

Тогда средняя скорость молекулы газа увеличится в 2 раза.

Оцените статью
Я решу все!