№ 2: Энергию отдельных частиц часто выражают в электронвольтах (эВ). 1 соответствует работе электрических сил при перемещении электрона между точками, разность потенциалов которых равна 1 В. Выразите в электронвольтах:
а) энергию электрона, летящего со скоростью 103 км/с; 6) среднюю энергию поступательного движения молекулы при 0°C; в) разность средних энергий молекул водяного пара и молекул воды при 17.2°C.

1850 Дж / (кг*К)

Объяснение:

1)

Для гелия:

ν₁ = m₁ / M₁

Отсюда

m₁ = ν₁*M₁ = 2*4*10⁻³ = 8*10⁻³ кг

Для кислорода:

ν₂ = m₂ / M₂

Отсюда

m₂ = ν₂*M₂ = 3*16*10⁻³ = 48*10⁻³ кг

Суммарная масса смеси:

m = m₁ + m₂ = (8+48)*10⁻³ = 56*10⁻³ кг

2)

Находим массовые доли газов:

ω₁ = m₁ / m = 8*10⁻³ / 56*10⁻³ ≈ 0,14

ω₂ = m₂ / m = 48*10⁻³ / 56*10⁻³ ≈ 0,86

3)

Удельная теплоемкость гелия (число степеней свободы двухатомного газа i = 3)

cp₁ = ((i+2)/2)*R/M = ((3+2)/2)*8,31 / 4*10⁻³ ≈  5 200 Дж / (кг*К)

Для кислорода:

cp₂ = ((i+2)/2)*R/M = ((3+2)/2)*8,31 / 16*10⁻³ ≈  1 300 Дж / (кг*К)

4)

Для смеси:

cp = cp₁*ω₁   + cp₂*ω₂ = 5200*0,14 + 1300*0,86 ≈ 1 850 Дж/(кг*К)

Настоящий задачник по молекулярной физике и термодинамике является второй частью учебного пособия, в котором собраны задачи, предлагавшиеся в течение ряда лет на проводимой в МИФИ Всероссийской олимпиаде Федерального

агентства по атомной энергии и на вступительных экзаменах в МИФИ. Большинство задач снабжено подробными решениями. В начале каждой главы приведено

краткое теоретическое введение и рассмотрены характерные примеры решения

задач. Последняя глава посвящена разбору олимпиадных задач повышенной трудности.

Предназначено для поступающих в МИФИ и физико-математические лицеи

при МИФИ, а также может быть использовано студентами младших курсов и

слушателями всех форм подготовительного обучения.