Решение: Средняя кинетическая энергия газов
Цилиндрический сосуд разделён лёгким подвижным теплоизолирующим поршнем на две части. В одной части сосуда находится аргон, в другой — неон. Концентрация молекул газов одинакова. Определите отношение средней кинетической энергии теплового движения молекул аргона к средней кинетической энергии теплового движения молекул неона, когда поршень находится в равновесии.
Решение по шагам
4 шагаВ положении равновесия поршня давления аргона и неона равны.
$$p_{\mathrm{Ar}} = p_{\mathrm{Ne}}$$По основному уравнению МКТ $p = nkT$. Так как концентрации молекул одинаковы, равенство давлений означает равенство температур.
$$n_{\mathrm{Ar}} = n_{\mathrm{Ne}},\quad p_{\mathrm{Ar}} = p_{\mathrm{Ne}} \Rightarrow T_{\mathrm{Ar}} = T_{\mathrm{Ne}}$$Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул зависит только от температуры.
$$\overline{E_k} = \dfrac{3}{2}kT \Rightarrow \overline{E_{k,\mathrm{Ar}}} = \overline{E_{k,\mathrm{Ne}}}$$Следовательно, искомое отношение равно единице.
$$\dfrac{\overline{E_{k,\mathrm{Ar}}}}{\overline{E_{k,\mathrm{Ne}}}} = 1$$Где здесь ошибаются
Учитывают различие молярных масс аргона и неона, хотя средняя кинетическая энергия при данной температуре от массы молекулы не зависит.
Считают, что теплоизолирующий поршень обязательно приводит к разным температурам газов.