а) Определение отношения средних кинетических энергий:
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул связана со средней квадратичной скоростью следующим образом: E_k = (3/2) * k * T, где E_k - средняя кинетическая энергия, k - постоянная Больцмана, T - температура.
Отношение средних кинетических энергий в конечном и начальном состояниях:
E_k2 / E_k1 = (3/2) * k * T2 / ((3/2) * k * T1) = T2 / T1
b) Определение начальной абсолютной температуры газа:
Используя данные о скоростях, найдем отношение температур по формуле: v^2 = (3kT) / m, где v - скорость, k - постоянная Больцмана, T - температура, m - масса частицы.
Отношение средне-квадратичных скоростей:
(v2)^2 / (v1)^2 = (T2 / T1),
(1765 м/с)^2 / (1580 м/с)^2 = T2 / T1,
T2 / T1 = (1765 м/с)^2 / (1580 м/с)^2
c) Определение возможного газа:
Рассмотрим идеальный газ, для которого средняя кинетическая энергия пропорциональна абсолютной температуре, т.е. T2 / T1 = (1765 м/с)^2 / (1580 м/с)^2 = 1.25
Для моноатомного идеального газа, коэффициент связанности для поступательной степени свободы равен 3/2, следовательно отношение средних кинетических энергий также равно 1.25.
Ответ:
a) Отношение средних кинетических энергий в конечном и начальном состояниях равно 1.25.
b) Решив уравнение (1765 м/с)^2 / (1580 м/с)^2 = T2 / T1, получаем T1 = 300 K.
c) Возможным газом может быть моноатомный идеальный газ, например, гелий.