9. Сосуд разделен на две равные по объему части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 8 г разреженного гелия, в правой - 1 моль разреженного аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной. Выберите все верные утверждения, описывающие состояние газов после установления равновесия в системе. 1) Внутренняя энергия гелия в сосуде больше, чем внутренняя энергия аргона. 2) Концентрация гелия и аргона в правой части сосуда одинакова. 3) В правой части сосуда общее число молекул газов в 2 раза меньше, чем в левой части. 4) Внутренняя энергия гелия в сосуде в конечном состоянии больше, чем в начальном. 5) Давление в обеих частях сосуда одинаково.

Краткое пояснение:

После установления равновесия, температура и объем частей сосуда одинаковы. Массы газов различны, что влияет на их внутренние энергии и давления. Пористоя перегородка обеспечивает равное давление в обеих частях.

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Анализ начальных условий. В левой части 8 г гелия, в правой — 1 моль аргона. Температура (T) и объем (V) одинаковы. Перегородка проницаема для гелия, непроницаема для аргона.
2. Шаг 2: Анализ равновесия. Так как перегородка пропускает гелий, он будет переходить из левой части в правую до тех пор, пока давление в обеих частях не станет одинаковым. Это означает, что конечные давления равны: P_лево = P_право.
3. Шаг 3: Сравнение концентраций. Давление идеального газа пропорционально концентрации молекул (n) и температуре (T): P = nKT, где K — постоянная Больцмана. Так как P и T в обеих частях равны, концентрации молекул гелия и аргона в правой части сосуда будут одинаковы. Утверждение 2 верно.
4. Шаг 4: Сравнение числа молекул. В правой части находятся 1 моль аргона и гелий, который перешел из левой части. Общее число молекул в правой части будет больше, чем в левой (где остался только гелий). Утверждение 3 неверно.
5. Шаг 5: Сравнение внутренних энергий. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа U = (3/2)nRT. Масса гелия 8 г (приблизительно 2 моль). Масса аргона (1 моль) ≈ 40 г. Несмотря на меньшую массу, количество вещества гелия (2 моль) больше, чем аргона (1 моль). Следовательно, внутренняя энергия гелия больше, чем аргона. Утверждение 1 верно.
6. Шаг 6: Анализ изменения внутренней энергии. Температура газов остается постоянной, поэтому их внутренняя энергия не изменяется. Утверждение 4 неверно.
7. Шаг 7: Анализ давлений. Как было установлено, давление в обеих частях сосуда становится одинаковым после установления равновесия. Утверждение 5 верно.

Ответ: 1, 2, 5