Воздушный конденсатор емкостью С1 = 0,3 мкФ заряжен до разности потенциалов U0 = 600 В. Найти изменение энергии конденсатора и работу сил поля при заполнении конденсатора жидким
диэлектриком (ε = 2). Расчет произвести для двух случаев: 1) конденсатор отключен от источника; 2) конденсатор соединен с источником.
Дано:
m(N2) = 2 г = 2*10^(-3) кг
М(N2) = 28 г/моль = 28*10^(-3) кг/моль
Т = 280 К
R = 8,31 Дж/(моль*К)
Ек - ?
Формула средней кинетической энергии поступательного движения молекулы:
Ек(ср.) = (3/2)kT
Тогда чтобы найти суммарную кинетическую энергию надо умножить энергию одной молекулы на количество молекул:
Ек = Ек(ср.) * N
Найдём количество молекул N из соотношения массы газа m и массы одной молекулы m0:
m = m0*N
N = m/m0
Масса m0 неизвестна, тогда выразим и её - через соотношение молярной массы М и m0:
M = m0*Na, где Na - число Авогадро
m0 = M/Na
Подставляем выражение для m0 в уравнение для N:
N = m/m0 = m/(M/Na) = (m*Na)/M
Теперь подставим это уравнение в формулу для Ек, упростим, перемножив постоянную Авогадро и постоянную Больцмана, и найдём значение:
Ек = Ек(ср.) * N = (3/2)kT * (m*Na)/M = (3*(k*Na)*mT) / (2M)
k*Na = R - универсальная газовая постоянная
Ек = (3*R*mT) / (2M) = (3*8,31*2*10^(-3)*280) / (2*28*10^(-3)) = 3*8,31*10*10^(-3-(-3)) = 3*8,31*10 = 3*83,1 = 249,3 Дж
ответ: 249,3 Дж.
движение молекул
Объяснение:
При своем движении молекулы ударяются о стенки сосуда (рассматриваем давление на стенки). Естественно чем больше молекул в одним и том-же объеме, тем чаще они ударяются о стенки. При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается (увеличивается их кинетическая энергия) и они с большей силой ударяются об эти стенки (равносильно 2-3 молекулы слабенько ударят или ударит одна но сильнее). При уменьшении объема сосуда (при том-же количестве молекул) противоположные стенки сосуда станут ближе друг к другу и молекула чаше будет сталкиваться с этими стенками. Следовательно на давление зависит от количества ударов молекул о стенки сосуда, их скорости и массы молекулы.