Потенциальная энергия молекул газа в некотором центральном поле зависит от расстояния r от центра поля как 𝑈(𝑟) = 𝛼𝑟 2 , где 𝛼 - положительная постоянная
Физика | ||
Решение задачи | ||
Выполнен, номер заказа №16562 | ||
Прошла проверку преподавателем МГУ | ||
Напишите мне в чат, пришлите ссылку на эту страницу в чат, оплатите и получите файл! |
Закажите у меня новую работу, просто написав мне в чат! |
Потенциальная энергия молекул газа в некотором центральном поле зависит от расстояния r от центра поля как 𝑈(𝑟) = 𝛼𝑟 2 , где 𝛼 - положительная постоянная. Температура газа T , концентрация молекул в центре поля 𝑛0 . Найти: 1) число молекул, находящихся в интервале расстояний (𝑟, 𝑟 + 𝑑𝑟); 2) наиболее вероятное расстояние молекул от центра поля; 3) относительное число всех молекул в слое (𝑟, 𝑟 + 𝑑𝑟); 4) во сколько раз изменится концентрация молекул в центре поля при уменьшении температуры в 𝜂 раз.
Решение:
Для решения задачи используем распределение Больцмана, задающее число молекул, находящихся в интервале расстояний , для поля потенциальных сил: В нашем случае они являются центральными, поэтому удобно перейти от пространственной декартовой системы координат к сферической, учитывая, что потенциальная энергия не зависит от углов этой системы: Подставляя замену и выражение для потенциальной энергии рассматриваемого поля, получаем число молекул, находящихся в интервале расстояний где заданная концентрация в центре рассматриваемого поля. Плотность вероятности этого распределения определяется следующим математическим определением: Наиболее вероятное расстояние молекул от центра поля может быть найдено из условия экстремума этой функции: Так в нуль может обращаться только выражение в скобках, получаем искомое значение: Тогда наиболее вероятное расстояние молекул от центра поля Для того, чтобы найти относительное число всех молекул в слое , необходимо найти полное число молекул в пространстве и выразить отношение: . Полное число молекул для данного распределения можно рассчитать, проинтегрировав: Возьмем отдельно данный интеграл, сделав замену Интеграл табличный и равен: Подставляя получаем: Далее находим относительное число всех молекул в слое , как отношение Так как полное число молекул 𝑁 То при уменьшении температуры
Похожие готовые решения по физике:
- Определить силу Р, при которой начнется движение штока гидроцилиндра диаметром d и поршня диаметром Д. Давление жидкости в токовой полости р1, давление
- На основе модели Лоренца найти выражения для диэлектрических проницаемости анизотропного (одноосного) диэлектрика
- Определить с помощью функции ф(ия) давление газа на стенку, если температура газа Т и концентрация молекул n
- Найти статистический вес наиболее вероятного распределения N=10 одинаковых молекул по двум одинаковым
- Линейное увеличение микроскопа составило 500. Определить оптическую длину тубуса, если фокусное расстояние объектива равно 6 мм, а окуляра - 18 мм
- Укажите длину волны света на границе восприятия человеческого глаза и определите его частоту в вакууме: а) для зеленой границы; б) для желтой границы
- Определить силы, действующие на болты правой и левой крышек гидроцилиндра диаметром Д, если к плунжеру диаметром d приложена сила Р
- Найти силу, действующую на частицу со стороны однородного поля, если концентрации этих частиц на двух уровнях, отстоящих друг от друга на расстоянии
- Частица находится в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме шириной l в основном состоянии. В каких точках
- Гидравлический пресс (рис. 5) имеет следующие размеры: диаметр большого поршня 𝐷 = 300 мм, диаметр малого поршня 𝑑 = 50 см. Большое плечо рукоятки
- Вычислить постоянную Ридберга и боровский радиус для мезоатома – атома, состоящего из протона (ядра атома
- Определить избыточное и абсолютное давление в точке А закрытого резервуара с водой (рис. 4), если высота столба ртути в трубке дифманометра а линия