На сколько раз увеличилась средняя кинетическая энергия молекул гелия после увеличения температуры с 27 °C до

Тема урока: Повышение кинетической энергии молекул газа при изменении температуры

Разъяснение:

Кинетическая энергия молекул газа связана с их тепловым движением. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекул газа увеличивается. Это объясняется законом Гей-Люссака, который утверждает, что при постоянном давлении объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре.

Для решения задачи нам дано, что температура гелия увеличилась с 27 °C до некоторой другой температуры. Для удобства расчетов, воспользуемся абсолютной температурой в Кельвинах.

Абсолютная температура в градусах Кельвинах (K) выражается через температуру в градусах Цельсия (°C) формулой: T(K) = T(°C) + 273.15

Таким образом, начальная температура 27 °C будет равна 27 + 273.15 = 300.15 K.

Предположим, что конечная температура равна T2 K.

Средняя кинетическая энергия молекул гелия будет пропорциональна абсолютной температуре:

EK = k * T

Где EK - кинетическая энергия молекулы, T - абсолютная температура, k - постоянная пропорциональности.

Так как температура изменилась в Kельвинах, а пропорциональность осталась неизменной, средняя кинетическая энергия молекул гелия увеличится в k раз:

EK2 = k * T2

Отношение средней кинетической энергии молекул газа после повышения температуры к начальной кинетической энергии можно выразить следующим образом:

EK2 / EK1 = (k * T2) / (k * T1) = T2 / T1

Где EK1 - начальная кинетическая энергия молекулы до повышения температуры.

Таким образом, отношение средних кинетических энергий молекул гелия будет равно отношению конечной температуры к начальной температуре.

Демонстрация:

Пусть начальная температура гелия составляет 27 °C, что приводит к абсолютной температуре T1 = 300.15 K. Конечная температура, например, 37 °C, что соответствует абсолютной температуре T2 = 310.15 K.

Тогда отношение средних кинетических энергий молекул гелия будет:

EK2 / EK1 = T2 / T1 = 310.15 K / 300.15 K ≈ 1.033

Таким образом, средняя кинетическая энергия молекул гелия увеличилась примерно в 1.033 раза.

Совет:

Для лучшего понимания задачи и связи между температурой и средней кинетической энергией молекул гелия, рекомендуется изучить законы и свойства газов. Эксперименты и наблюдения также помогут закрепить концепцию увеличения кинетической энергии при повышении температуры.

Практика:

Начальная температура газа составляет 25 °C, а конечная температура - 75 °C. Найдите на сколько раз увеличилась средняя кинетическая энергия молекул газа.