Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#45082Задание №19ФИПИ

Броуновское движение, диффузияЯвления в природе

В таблице ниже приведены сравнительные физические характеристики для двух планет Солнечной системы – Меркурия и Марса.

Планета	Среднее расстояние от Солнца, млн км	Масса, % от массы Земли	Ускорение свободного падения, $\frac{м}{с^{2}}$	Температура у поверхности, °С	Атмосфера
Меркурий	58	5,5	3,77	от −190 °C до +430 °C	Практически отсутствует
Марс	228	10,7	3,71	от –153 °C до +35 °C	Среднее атмосферное давление составляет 0,4–0,87 кПа

Марс, в отличие от Меркурия, не растерял полностью свою атмосферу
в космосе. Чем объясняется это различие? Ответ поясните.

Ваше решениедо 2 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для того чтобы планета могла удерживать атмосферу, необходимо выполнение двух основных условий: достаточная сила тяжести (чтобы удерживать молекулы газов вблизи поверхности) и не слишком высокая температура (чтобы скорость теплового движения молекул не превышала вторую космическую скорость для данной планеты).

Проанализируем данные таблицы для Меркурия и Марса:

1. Ускорение свободного падения. Из таблицы видно, что значения ускорения свободного падения на Меркурии ( $g_{Мерк} = 3,77 \text{ м/с}^2$ ) и на Марсе ( $g_{Марс} = 3,71 \text{ м/с}^2$ ) практически одинаковы. Это означает, что силы гравитации, действующие на молекулы газов у поверхностей этих планет, сопоставимы. Следовательно, фактор гравитации не является решающим в данном различии.

2. Температура поверхности. Меркурий находится значительно ближе к Солнцу (58 млн км против 228 млн км у Марса). Из-за этого максимальная температура на Меркурии достигает $+430 \text{ °C}$ , в то время как на Марсе она составляет всего $+35 \text{ °C}$ .

3. Связь температуры и скорости молекул. Согласно положениям молекулярно-кинетической теории, средняя скорость теплового движения молекул газа прямо пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры ( $v \sim \sqrt{T}$ ). На Меркурии из-за экстремально высокого нагрева молекулы газов приобретают огромные скорости, превышающие вторую космическую скорость для этой планеты, и легко покидают её пределы (диссипация атмосферы). На Марсе же из-за более низких температур скорости молекул остаются ниже критических значений, что позволяет планете удерживать газовую оболочку.

Таким образом, основной причиной того, что Марс сохранил атмосферу, а Меркурий — нет, является существенная разница в их средних температурах, обусловленная удалённостью от Солнца.

Ответ: Различие объясняется разницей температур на планетах. Меркурий расположен ближе к Солнцу и нагревается до гораздо более высоких температур, чем Марс. При высоких температурах скорость теплового движения молекул газов на Меркурии становится выше второй космической скорости, и они покидают планету. На более холодном Марсе скорости молекул меньше, что позволяет гравитации удерживать атмосферу.

Источник: ФИПИ