Помогите пожалуйста решить задачу по физике с полным решением и ответами?

Какой должна быть температура гелия, чтобы его молекулы имели такую же скорость, что и молекулы водорода при 0 °С?

Физика 10 класс Температура и скорость молекул температура гелия скорость молекул молекулы водорода задача по физике решение задачи физика 0 термодинамика кинетическая энергия газовые законы сравнение газов Новый

Давай разберемся с этой задачей шаг за шагом! Нам нужно найти температуру гелия, при которой его молекулы будут двигаться с такой же скоростью, как молекулы водорода при 0 °С. Это очень интересная задача, и давай её решим!

Шаг 1: Определение скорости молекул

Скорость молекул газа можно рассчитать с помощью формулы:

v = sqrt(3kT/m),

где:

• v - скорость молекул;
• k - постоянная Больцмана (1.38 x 10^-23 Дж/К);
• T - температура в Кельвинах;
• m - масса одной молекулы газа.

Шаг 2: Массы молекул

Теперь нам нужно узнать массы молекул водорода и гелия:

• Молекула водорода (H2) имеет массу примерно 2 x 1.67 x 10^-27 кг = 3.34 x 10^-27 кг.
• Молекула гелия (He) имеет массу примерно 4 x 1.67 x 10^-27 кг = 6.68 x 10^-27 кг.

Шаг 3: Температура водорода

Температура водорода при 0 °С равна 273 К (0 °C + 273).

Шаг 4: Скорость молекул водорода

Теперь найдем скорость молекул водорода:

v(H2) = sqrt(3 * k * T(H2) / m(H2)).

Подставляем значения:

v(H2) = sqrt(3 * (1.38 x 10^-23) * 273 / (3.34 x 10^-27)).

После вычислений получаем скорость молекул водорода.

Шаг 5: Найдем температуру гелия

Теперь мы знаем, что скорость молекул гелия должна быть равна скорости молекул водорода:

v(He) = v(H2).

Подставляем формулы:

sqrt(3 * k * T(He) / m(He)) = sqrt(3 * k * T(H2) / m(H2)).

Шаг 6: Упрощаем уравнение

Убираем sqrt и 3k:

T(He) / m(He) = T(H2) / m(H2).

Теперь выразим T(He):

T(He) = T(H2) * (m(He) / m(H2)).

Шаг 7: Подставляем значения

T(He) = 273 * (6.68 x 10^-27 / 3.34 x 10^-27).

После расчетов получаем:

T(He) = 273 * 2 = 546 К.

Ответ:

Температура гелия должна быть 546 К, чтобы его молекулы имели такую же скорость, как молекулы водорода при 0 °С.

Надеюсь, это помогло! Если есть еще вопросы, не стесняйся спрашивать!