Предмет:
Тема:
Распределения Максвелла и Больцмана

Вопрос:

На рисунке представлены графики зависимости концентрации молекул идеального газа  n  от высоты  h  над уровнем моря для двух разных температур –   (распределение Больцмана).

Для графиков этих функций верным является утверждение, что …

Ответы:
+ температура  выше температуры

− с понижением температуры молекулы более равномерно распределяются по высоте

− температура  ниже температуры

− концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  с повышением температуры увеличивается
Решение:
Зависимость концентрации молекул идеального газа от высоты  для некоторой температуры  определяется распределением Больцмана: , где  концентрация молекул на высоте , масса молекулы,  ускорение свободного падения,  постоянная Больцмана. Из формулы следует, что при постоянной температуре концентрация газа больше там, где меньше потенциальная энергия его молекул , и уменьшается с высотой по экспоненциальному закону тем медленнее, чем больше температура: . С повышением температуры из-за увеличения энергии хаотического теплового движения молекулы более равномерно распределяются по высоте, и поэтому концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  уменьшается, а на высоте  увеличивается.
ответ тест i-exam
Похожие вопросы:

Задания №2, №3, №4, №5 являются составными частями одного общего II задания. Баллы заданий складываются – общий балл равен 4.
Задание №5 оценивается в 1 балл.
При решении этого задания учитывайте ответ предшествующего задания №4.
Если ответ задания №4 неправильный, то ответ задания №5 не учитывается, даже если он «угадан» верно.

В реальной атмосфере молекулы любого газа находятся в потенциальном поле тяготения Земли. Тяготение, с одной стороны, и тепловое движение – с другой, приводят к некоторому стационарному состоянию газа, при котором атмосферное давление газа убывает с высотой. Предположим, что атмосфера подчиняется закону Клапейрона – Менделеева для идеальных газов, ее температура  всюду постоянна, масса mo всех молекул одинакова и ускорение свободного падения уменьшается с высотой по зависимости , определяемой законом всемирного тяготения. Тогда из полученного выражения зависимости давления от высоты  вытекают следующие справедливые утверждения: