Предмет:
Общая физика
Тема:
Распределения Максвелла и Больцмана
Вопрос:

На рисунке представлены графики функций распределения молекул идеального газа  во внешнем однородном поле силы тяжести от высоты  для двух разных газов, где  массы молекул газа (распределение Больцмана).

Ответы:
+ масса  больше массы  
+ концентрация молекул газа с меньшей массой на «нулевом уровне»  меньше
− масса  меньше массы  
− концентрация молекул газа с меньшей массой на «нулевом уровне»  больше
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. При одной и той же температуре молекулы, имеющие меньшую массу, более равномерно распределяются по высоте, и поэтому концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  уменьшается, а на высоте  увеличивается.
ответ тест i-exam
Похожие вопросы:
Задание №2 оценивается в 8 баллов


Для идеального газа уравнение процесса имеет вид:  , где  - давление,  - термодинамическая температура,  - число степеней свободы молекул этого идеального газа,  - универсальная газовая постоянная, .
Если  - количество вещества,  - коэффициент Пуассона,  и - молярные теплоемкости при постоянном объеме и давлении, то 1) первое начало термодинамики имеет вид …, 2) молярная теплоемкость газа изменяется с температурой по закону, имеющему вид …

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:
Задание №2 оценивается в 4 балла


Молярная теплоемкость идеального газа изменяется с температурой по закону , где . Если  - количество вещества,  - универсальная газовая постоянная,  - коэффициент Пуассона,  и - молярные теплоемкости при постоянном объеме и давлении,  - число степеней свободы молекул, то 1) первое начало термодинамики, 2) уравнение процесса, связывающее объем  и температуру  газа, имеют вид….
Задание №2 оценивается в 4 балла


Молярная теплоемкость идеального газа изменяется с температурой по закону , где . Если  - количество вещества,  - универсальная газовая постоянная,  - коэффициент Пуассона,  и - молярные теплоемкости при постоянном объеме и давлении,  - число степеней свободы молекул, то 1) первое начало термодинамики, 2) уравнение процесса, связывающее объем  и температуру , имеют вид….
На протяжении последних 50 лет рост концентрации углекислого газа в атмосфере был гораздо ниже, чем рост его антропогенного производства, который увеличился в четыре раза. Естественные резервы биосферы не только продолжают поглощать лишний CO2, но и делают это активнее, чем раньше, утверждает исследовательская группа из университета Колорадо (США). В статье ученых показано, что в настоящее время Земля способна поглощать около половины объема углекислого газа антропогенного происхождения. Однако ученые убеждены, что это не надолго. Уже наблюдаются происходящие изменения климата, хотя лишь половина выбросов углекислого газа остается в атмосфере, тогда как другая половина перерабатывается биосферой и океаном. При сохранении нынешних объемов выбросов, негативное воздействие антропогенного CO2 на нашу планету вскоре может удвоиться.

Фото с сайта: http://www.rg.ru
Учение о биосфере было сформулировано …
Система состоит из тел 1, 2 и 3, связанных между собой посредством нерастяжимой нити, как указано на рисунке.  Груз 1 имеет скорость , каток 3 массы , состоящий из двух ступеней разных радиусов, катится без скольжения, проскальзывание нити на блоке 2 отсутствует. Центр масс катка расположен на его геометрической оси.

Если  — радиус инерции катка относительно оси, проходящей через его центр масс, то кинетическая энергия катка равна …