Применение информации из текста физического содержания · 63 задания
- Задание №18№18
Изменится ли и, если изменится, то как, намокание древесины, если её натереть воском? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18
Может ли воспринимаемый человеком интервал времени между молнией и сопровождающим её громовым раскатом составлять 90 с? Ответ поясните.
Звук
- Задание №18№18
Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку?…
Дисперсия света
- Задание №18№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для механизма электризации, описанного в те…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18
Эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от набл…
Звук
- Задание №18№18
Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.
Виды теплопередачи
- Задание №18№18
Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротково…
Электромагнитные волны
- Задание №18№18
Можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое состояние? Ответ поясните.
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №18№18
Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18
На рисунке представлены экспериментальные данные о выбросах оксида углерода и смертности от болезней сердца и органов дыхания в течение нескольких лет…
Явления в природе
- Задание №18№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). В случае механизма электризации, описанного…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18
На рисунке представлены процессы нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой…
Основные положения МКТ
На рисунке представлены экспериментальные данные о толщине h осевшего слоя молекул, измеренные в различных точках в пределах ширины х
полоски M.
Можно ли на основании проведённого исследования утверждать, что при заданной температуре все молекулы серебра движутся с одинаковой по модулю скоростью? Ответ поясните.
Определение скорости движения молекул
В 1920 г. Отто Штерн провёл опыты по исследованию средней скорости движения молекул. Устройство прибора Штерна схематично представлено на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема опыта Штерна
Прибор состоял из двух расположенных вертикально цилиндров радиусом r и R, из пространства внутри которых непрерывно откачивался воздух до очень низкого давления. По общей оси 1 цилиндров располагалась платиновая нить, покрытая тонким слоем серебра. При пропускании по платиновой нити электрического тока она нагревалась до высокой температуры. Серебро начинало испаряться, и его атомы разлетались, равномерно оседая на внутренней поверхности малого цилиндра. Щель 2
в стенке малого цилиндра выделяла узкий пучок молекул, которые долетали до внутренней поверхности большого цилиндра и «прилипали» к ней, образуя налёт серебра в виде узкой вертикальной полоски N.
Если весь прибор приводился в быстрое вращение с угловой скоростью w, то налёт серебра смещался и давал более размытую полоску M шириной х.
Длина r дуги МNравна пути, проходимому точками большого цилиндра за время t полёта молекулы от щели до стенки большого цилиндра. Если обозначить через u скорость движения точек большого цилиндра, то получится уравнение, из которого можно определить скорость движения молекул ʋ:
Решение
Решение.
Для ответа на вопрос проанализируем физические процессы, происходящие в опыте Штерна.
1. Связь смещения и скорости: Когда прибор неподвижен, все атомы серебра попадают в одну точку N. При вращении прибора со скоростью ω внешний цилиндр успевает повернуться на некоторое расстояние l за то время t, пока атом летит от щели до стенки. Это расстояние (длина дуги MN) определяется формулой l=υцил⋅t, где υцил — линейная скорость точек большого цилиндра. Время полёта атома зависит от его собственной скорости v: t=vR−r. Таким образом, величина смещения l обратно пропорциональна скорости атома v.
2. Анализ размытия полоски: Если бы все атомы серебра двигались с одной и той же строго одинаковой скоростью v, то время полёта t для всех них было бы одинаковым. В этом случае при вращении прибора вся полоска сместилась бы как единое целое, оставаясь такой же узкой, как и в состоянии покоя (точка M была бы четкой линией).
3. Интерпретация экспериментальных данных: В условии сказано, что при вращении налёт серебра даёт «более размытую полоску M шириной x». Наличие ширины x и разной толщины слоя h в разных точках этой полоски означает, что атомы серебра попадают в разные места на стенке цилиндра. Это прямо свидетельствует о том, что время полёта t у атомов различно, а значит, они обладают разными скоростями v.
Вывод: На основании данного исследования нельзя утверждать, что все молекулы движутся с одинаковой скоростью. Напротив, опыт доказывает наличие распределения молекул по скоростям: разные молекулы имеют разные по модулю скорости, что и приводит к размытию полоски налёта.
Ответ: Нет, нельзя. Размытие полоски серебра при вращении прибора и наличие у неё определённой ширины x свидетельствуют о том, что атомы серебра имеют различные скорости.
Источник: ФИПИ