Я поэкспериментировал с двумя частями сосуда, разделенными термоизолирующей перегородкой, чтобы узнать, чему будет равна среднеквадратичная скорость атомов гелия, если убрать перегородку. В одной части сосуда я поместил 4 г гелия при температуре 27 °C, а в другой части было 16 г гелия при температуре 227 °C.
Когда я убрал перегородку и позволил гелию перемешаться, произошел теплообмен с окружающей средой. Для простоты расчетов я решил пренебречь этим теплообменом.Среднеквадратичная скорость атомов гелия можно рассчитать с помощью формулы⁚
v √(3kT/m)
где v ⸺ среднеквадратичная скорость, k ⸺ постоянная Больцмана, T ⸺ абсолютная температура в Кельвинах, m ⸺ масса одного атома гелия.Для расчета я перевел температуры из градусов Цельсия в Кельвины, используя формулу⁚
T(K) T(°C) 273.15
Массу атома гелия мне уже известна ⸺ это 4 г и 16 г соответственно.Для первого случая, где масса гелия составляла 4 г и температура была 27 °C, провожу расчеты⁚
T(K) 27 273.15 300.15 К
v √(3 * 1.38 * 10^-23 * 300/ (4 * 6.022 * 10^23))
v ≈ √9.639 * 10^-26
v ≈ 3.11 * 10^(-13) м/с
Для второго случая, где масса гелия составляла 16 г и температура была 227 °C, провожу аналогичные расчеты⁚
T(K) 227 273.15 500.15 К
v √(3 * 1.38 * 10^-23 * 500/ (16 * 6.022 * 10^23))
v ≈ √9.221 * 10^-26
v ≈ 3.04 * 10^(-13) м/с
Таким образом, при удалении перегородки и позволении атомам гелия перемешаться, среднеквадратичная скорость атомов гелия будет равна примерно 3.11 * 10^(-13) м/с для гелия массой 4 г и 3.04 * 10^(-13) м/с для гелия массой 16 г.