Методические указания для практических занятий по общей и экспериментальной физике. Часть вторая. МКТ и термодинамика. Филимонова Л.В. - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ЕГУ им. Бунина | Елец

Составители: 

Рубрика: 

- 35 -
Методические указания к решению типовых задач.
Задача №3.1. Средняя энергия одной молекулы газа в широком диапазоне
температуры достаточно точно определяется формулой kT
i
2
=
ε
, где i -
число степеней свободы молекулы, равное числу координат, определяю-
щих положение молекулы. Найдите, пользуясь этой формулой, среднюю
энергию молекул Н
2
, N
2
, Н
2
О, СН
4
при температуре Т. [ kT
2
5
22
NH
==
εε
;
kT3
42
CHOH
==
ε
ε
] (6, с. 168)
Указания по решению. Согласно материалу, изложенному в приложении 3,
при средних температурах двух-, трех- и пятиатомный газы обладают сте-
пенями свободы поступательного и вращательного движений, т.е. для Н
2
,
N
2
i=5, а для Н
2
О, СН
4
i=6.
Используя принцип Больцмана о равномерном распределении энер-
гии по степеням свободы, считаем, что на каждую степень свободы прихо-
дится средняя энергия одной молекулы, равная
kT
2
1
=
ε
, тогда полная
средняя кинетическая энергия молекулы
kT
i
2
=
ε
.
Подставляя найденные значения величины i, получим искомые энер-
гии молекул данных газов с учетом числа атомов в молекуле.
Задача №3.2. Кислород массой m=1 кг находится при температуре
Т=320 К. Определите: 1) внутреннюю энергию кислорода; 2) среднюю ки-
нетическую энергию вращательного движения молекул кислорода. Газ
считать идеальным
4
. [208 кДж; 83,1 кДж] (4, с. 100)
4
Понятие «идеальный газ» имеет два значения: 1) модель и 2) газ, подчиняющийся законам Гей-Люссака
и Бойля-Мариотта. 
                                            - 35 -


              Методические указания к решению типовых задач.
Задача №3.1. Средняя энергия одной молекулы газа в широком диапазоне
                                                                                  i
температуры достаточно точно определяется формулой ε =                              kT , где i -
                                                                                  2
число степеней свободы молекулы, равное числу координат, определяю-
щих положение молекулы. Найдите, пользуясь этой формулой, среднюю
                                                                                           5
энергию молекул Н2, N2, Н2О, СН4 при температуре Т. [ ε H = ε N =                            kT ;
                                                                             2       2     2
εH        = ε CH = 3kT ] (6, с. 168)
     2O         4

Указания по решению. Согласно материалу, изложенному в приложении 3,
при средних температурах двух-, трех- и пятиатомный газы обладают сте-
пенями свободы поступательного и вращательного движений, т.е. для Н2,
N2 i=5, а для Н2О, СН4 i=6.
          Используя принцип Больцмана о равномерном распределении энер-
гии по степеням свободы, считаем, что на каждую степень свободы прихо-
                                                                        1
дится средняя энергия одной молекулы, равная ε =                          kT , тогда полная
                                                                        2
средняя кинетическая энергия молекулы

                                               ε = i kT .
                                                     2
          Подставляя найденные значения величины i, получим искомые энер-
гии молекул данных газов с учетом числа атомов в молекуле.


Задача №3.2. Кислород массой m=1 кг находится при температуре
Т=320 К. Определите: 1) внутреннюю энергию кислорода; 2) среднюю ки-
нетическую энергию вращательного движения молекул кислорода. Газ
считать идеальным4. [208 кДж; 83,1 кДж] (4, с. 100)



4
 Понятие «идеальный газ» имеет два значения: 1) модель и 2) газ, подчиняющийся законам Гей-Люссака
и Бойля-Мариотта.

Страницы