Вопрос школьника
На сколько изменится средняя кинетическая энергия атома аргона, если его температура снизится в n = 4 раза при начальном значении средней кинетической энергии <6i> = 7*10^-21 Дж?
Ответ от учителя
Средняя кинетическая энергия атома аргона связана с его температурой по формуле:
<3/2kT> = <6i>
где k — постоянная Больцмана, T — температура в кельвинах, <6i> — средняя кинетическая энергия одного атома.
Если температура снизится в n = 4 раза, то новая температура будет T/4. Тогда новая средняя кинетическая энергия будет:
<3/2k(T/4)> = <6i>
<3/2kT>/4 = <6i>
<3/2kT> = 4<6i>
<6i> = <3/8kT>
Таким образом, новое значение средней кинетической энергии будет:
<6i>‘ = <3/8k(T/4)> = <3/32kT>
Отношение новой средней кинетической энергии к начальной будет:
<6i>‘/<6i> = (<3/32kT>)/(7*10^-21 Дж) = (3/32)(1/kT)(1/7*10^-21 Дж)
Значение постоянной Больцмана k = 1.38*10^-23 Дж/К, поэтому:
<6i>‘/<6i> = (3/32)(1/(1.38*10^-23 К*7*10^-21 Дж)) = 0.0005
Таким образом, средняя кинетическая энергия атома аргона изменится в 0.0005 раза при снижении температуры в 4 раза.
