Какая часть молекул гелия при температуре 30о С обладает скоростями от 900 до 920 м/с?...

+135 голосов
3.1m просмотров

Какая часть молекул гелия при температуре 30о С обладает скоростями от 900 до 920 м/с? Молярная масса гелия 4 г/моль


Физика | 3.1m просмотров
+135

Хорошо было бы если был график

Дан 1 ответ
+50 голосов

Из распределения Максвелла

\displaystyle{dN}_{v}=N\cdot{dP}_{v}\implies \dfrac{{dN}_{v}}{N}={dP}_{v}\implies \dfrac{\Delta{N}_v}{N}=\int {dP}_{v}

\displaystyle\int{dP}_{v}=4\pi\cdot\left(\dfrac{\mu}{2\pi RT}\right)^{\tfrac{3}{2}}\cdot\int_{900}^{920}v^2\cdot e^{-\tfrac{\mu v^2}{2RT}}\,{dv}\approx 1{,}6\cdot 10^{-9}\cdot \int_{900}^{920}v^2\cdot e^{-\alpha v^2}\, {dv}\approx\bigskip\\\approx 0{,}0137\approx 1{,}4\%

Но руками интеграл не берётся, поэтому (т.к. промежуток достаточно мал) можно попробовать оценить часть молекул, полагая {dP}_{v}\approx\Delta{P}_{v} и {dv}\approx \Delta v\approx 20

\Delta{P}_{v}\approx 1{,}6\cdot 10^{-9}\cdot 900^2\cdot e^{-\tfrac{0{,}004\cdot 900^2}{2\cdot 8{,}31\cdot 303}}\cdot 20\approx 0{,}0136\approx 0{,}014\approx 1{,}4\%

Соотв-но, с точностью до двух значащих цифр можно пренебречь интегралом

(151k баллов)