Решение: Равновесие газов в сосуде
Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 8 г гелия, в правой — 1 моль аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной.
Решение по шагам
6 шаговМолярная масса гелия равна $4\ \text{г/моль}$, поэтому количество вещества гелия:
$$n_{\mathrm{He}}=\frac{m}{M}=\frac{8}{4}=2\ \text{моль}$$Гелий может проходить через перегородку и при равновесии распределяется равномерно по всему сосуду. Так как части имеют одинаковые объёмы, в каждой части находится по 1 моль гелия.
В правой части находится 1 моль гелия и 1 моль аргона в одинаковом объёме. При одинаковой температуре их концентрации равны, поэтому утверждение 2 верно.
Для одноатомного идеального газа внутренняя энергия определяется формулой:
$$U=\frac{3}{2}nRT$$Во всём сосуде гелия 2 моль, а аргона 1 моль. Температура одинакова, поэтому внутренняя энергия гелия в два раза больше внутренней энергии аргона. Утверждение 3 верно.
При постоянной температуре внутренняя энергия данного количества идеального газа не изменяется. Поэтому утверждение 4 неверно. Давление справа выше, чем слева, поскольку справа присутствуют оба газа, а слева только гелий; утверждения 1 и 5 также неверны.
Верные утверждения: 2, 3.
Где здесь ошибаются
Считать, что гелий остаётся только в левой части сосуда.
Сравнивать внутреннюю энергию газов по их молярным массам, а не по количеству вещества.
Забывать, что при постоянной температуре внутренняя энергия идеального газа не зависит от объёма.