Скорости молекул серебра
Статья к заданиюОпределение скорости движения молекул
Прочитайте текст и выполните задания.
Определение скорости движения молекул
В 1920 г. Отто Штерн провёл опыты по исследованию средней скорости движения молекул. Устройство прибора Штерна схематично представлено на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема опыта Штерна
Прибор состоял из двух расположенных вертикально цилиндров радиусом r и R, из пространства внутри которых непрерывно откачивался воздух до очень низкого давления. По общей оси 1 цилиндров располагалась платиновая нить, покрытая тонким слоем серебра. При пропускании по платиновой нити электрического тока она нагревалась до высокой температуры. Серебро начинало испаряться, и его атомы разлетались, равномерно оседая на внутренней поверхности малого цилиндра. Щель 2 в стенке малого цилиндра выделяла узкий пучок молекул, которые долетали до внутренней поверхности большого цилиндра и «прилипали» к ней, образуя налёт серебра в виде узкой вертикальной полоски N.
Если весь прибор приводился в быстрое вращение с угловой скоростью ω, то налёт серебра смещался и давал более размытую полоску M шириной x.
Длина ρ дуги MN равна пути, проходимому точками большого цилиндра за время t полёта молекулы от щели до стенки большого цилиндра. Если обозначить через u скорость движения точек большого цилиндра, то получится уравнение, из которого можно определить скорость движения молекул v:
(R − r) / v = ρ / u.
На рисунке представлены экспериментальные данные о толщине $h$ осевшего слоя молекул, измеренные в различных точках в пределах ширины $x$ полоски $M$.
Можно ли на основании проведённого исследования утверждать, что при заданной температуре все молекулы серебра движутся с одинаковой по модулю скоростью? Ответ поясните.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| На рисунке представлены экспериментальные данные о толщине h осевшего слоя молекул, измеренные в различных точках в пределах ширины х
Можно ли на основании проведённого исследования утверждать, что при заданной температуре все молекулы серебра движутся с одинаковой по модулю скоростью? Ответ поясните.
| ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
Как связаны скорость молекулы, время её полёта и смещение полоски при вращении прибора?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
При одинаковой скорости все молекулы имели бы одинаковое время полёта и попадали бы в одну и ту же область поверхности.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
Полоска $M$ имеет конечную ширину, а толщина слоя различается в разных точках. Это означает, что молекулы имеют разные времена полёта, а значит, разные скорости.