Question

Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 20 г неона, в правой — 2 моль гелия. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул неона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.
1) Внутренняя энергия гелия в сосуде меньше, чем внутренняя энергия неона.
2) Концентрация гелия в левой части сосуда в 2 раза больше концентрации неона.
3) В левой части сосуда общее число молекул газов в 2 раза больше, чем в правой части.
4) Внутренняя энергия гелия в сосуде в конечном состоянии меньше, чем в начальном.
5) В конечном состоянии давление в левой части сосуда в 2 раза больше, чем в правой.

Answer 1

Дано:
- В левой части сосуда содержится 20 г неона.
- В правой части сосуда содержится 2 моль гелия.

1) Внутренняя энергия газов зависит от их температуры, а не от вида газа. Поскольку температура газов одинакова, внутренняя энергия гелия и неона равна. Таким образом, утверждение 1 неверно.

2) Концентрация газов определяется числом молекул на единицу объема. Поскольку правая часть сосуда содержит 2 моль гелия, а левая - 20 г неона (что примерно равно 0,5 моль), концентрация гелия в левой части сосуда больше, чем концентрация неона. Утверждение 2 неверно.

3) Общее число молекул газов пропорционально их количеству по закону Авогадро. Таким образом, утверждение 3 неверно.

4) При установлении равновесия в системе внутренняя энергия газов остается постоянной, так как температура не изменяется. Следовательно, утверждение 4 неверно.

5) Давление газа зависит от его концентрации и температуры. Поскольку температура одинакова и концентрация гелия выше в левой части сосуда, то давление в левой части будет больше, чем в правой. Утверждение 5 верно.

Таким образом, верным утверждением является только:
5) В конечном состоянии давление в левой части сосуда в 2 раза больше, чем в правой.