Пористая неподвижная перегородка расположена посередине сосуда. В его правой половине находится 2 моль аргона, а в левой – 20 г гелия. Перегородка является непроницаемой для молекул аргона и может свободно пропускать лишь молекулы гелия. Температуры газов равны и постоянны. Из приведенного ниже списка выберите все верные утверждения, описывающие состояние газов после установления равновесия в системе. 1) Концентрация гелия в правой половине сосуда в 8 раз меньше концентрации аргона. 2) Давление газов в правой половине сосуда в 4 раза больше давления газа в левой половине. 3) В правой половине сосуда общее число молекул газов больше, чем в левой половине. 4) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул гелия больше, чем у молекул аргона. 5) В результате установления равновесия давление газа в левой половине сосуда уменьшилось в 2 раза.

Для решения данной задачи давайте шаг за шагом проанализируем, как изменится состояние газов после установления равновесия. ### Дано: 1. В правой половине сосуда — 2 моль аргона. 2. В левой половине сосуда — 20 г гелия. 3. Перегородка непроницаема для аргона, но пропускает гелий. 4. Температуры газов равны и постоянны. ### Определим необходимые параметры: 1. **Концентрация газов**: Для определения концентрации, нам нужно знать количество молекул газа в каждом объеме. Концентрация (n) выражается как количество вещества (в молях) на объем. 2. **Давление газов**: По уравнению состояния идеального газа \( PV = nRT \) можно определить давление (P) газа: \( P = \frac{nRT}{V} \). 3. **Среднеквадратичная скорость**: Среднеквадратичная скорость молекул газа определяется по формуле: \[ v_{rms} = \sqrt{\frac{3RT}{M}} \] где \( R \) — универсальная газовая постоянная, \( T \) — температура, \( M \) — молярная масса газа. ### Анализ утверждений: Теперь давайте рассмотрим каждый из пунктов: 1. **Концентрация гелия в правой половине сосуда в 8 раз меньше концентрации аргона.** Данная концентрация в правой части сосуда будет равна нулю, так как перегородка непроницаема для молекул аргона. Утверждение неверно. 2. **Давление газов в правой половине сосуда в 4 раза больше давления газа в левой половине.** В правой половине сосуда давление будет определяться только аргонном, а в левой половине — только гелием. Учитывая, что гелий может уйти в правую часть, соотношение давлений не может быть выставлено как 4:1. Утверждение неверно. 3. **В правой половине сосуда общее число молекул газов больше, чем в левой половине.** Общее количество молекул в правой половине перед установлением равновесия — это молекулы аргона, а в левой — только гелий. После равновесия, часть гелия переместится в правую часть, и общее количество молекул в правой половине действительно может стать больше, чем в левой. Утверждение верно. 4. **Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул гелия больше, чем у молекул аргона.** Молярная масса аргона (Ar) — 40 г/моль, а гелия (He) — 4 г/моль. Средняя скорость молекул гелия больше, поскольку: \[ v_{rms} \propto \sqrt{\frac{1}{M}} \] Чем меньше молярная масса, тем больше скорость. Утверждение верно. 5. **В результате установления равновесия давление газа в левой половине сосуда уменьшилось в 2 раза.** Давление в левой части может либо остаться неизменным, либо уменьшиться, но точное значение нельзя установить без первоначального давления. Утверждение не может быть точно охарактеризовано как верное или неверное без дополнительных данных. ### Заключение: Верные утверждения: - 3) В правой половине сосуда общее число молекул газов больше, чем в левой половине. - 4) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул гелия больше, чем у молекул аргона.