Решение: Плотность газа в баллоне электрической лампы 0,9 кг/м3, давление при горении 110 кПа

Условие задачи:

Плотность газа в баллоне электрической лампы 0,9 кг/м³, давление при горении 110 кПа. Вычислить среднюю квадратичную скорость молекул газа.

Задача №4.1.40 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(\rho=0,9\) кг/м³, \(p=110\) кПа, \(\upsilon_{кв}-?\)

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа записывается так:

\[p = \frac{1}{3}{m_0}n\upsilon _{кв}^2\]

Распишем в этой формуле концентрацию \(n\) как отношение количества молекул \(N\) к объему газа \(V\):

\[p = \frac{1}{3}\frac{{{m_0}N}}{V}\upsilon _{кв}^2\]

Произведение массы одной молекулы \(m_0\) на число молекул \(N\) дает массу газа \(m\), поэтому:

\[p = \frac{1}{3}\frac{m}{V}\upsilon _{кв}^2\]

Отношение массы газа \(m\) к объему газа \(V\) — это плотность газа \(\rho\), значит:

\[p = \frac{1}{3}\rho \upsilon _{кв}^2\]

Выразим искомую среднеквадратичную скорость \(\upsilon_{кв}\):

\[{\upsilon _{кв}} = \sqrt {\frac{{3p}}{\rho }} \]

Посчитаем численный ответ к задаче:

\[{\upsilon _{кв}} = \sqrt {\frac{{3 \cdot 110 \cdot {{10}^3}}}{{0,9}}} = 605,5\;м/с = 2180\;км/ч\]

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.