Какова средняя кинетическая энергия молекул гелия при давлении 0,5 * 10 в 5 степени Па и концентрации n=1,5 * 10 в 9 степени м в -3 степени?

Физика 11 класс Кинетическая теория газов средняя кинетическая энергия молекулы гелия давление концентрация физика 11 класс Новый

Чтобы найти среднюю кинетическую энергию молекул гелия, нам нужно использовать формулу, которая связывает среднюю кинетическую энергию молекул газа с температурой. Средняя кинетическая энергия одной молекулы газа определяется следующим образом:

E = (3/2) * k * T

где:

• E - средняя кинетическая энергия молекулы;
• k - постоянная Больцмана (примерно 1.38 * 10^(-23) Дж/К);
• T - температура в кельвинах.

Однако, в данной задаче у нас нет температуры, но у нас есть давление и концентрация (n). Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти температуру:

P = n * k * T

где:

• P - давление газа;
• n - концентрация молекул газа.

Теперь подставим известные значения:

• P = 0.5 * 10^5 Па;
• n = 1.5 * 10^9 м^(-3);
• k = 1.38 * 10^(-23) Дж/К.

Теперь мы можем выразить температуру T:

T = P / (n * k)

Подставим значения:

T = (0.5 * 10^5) / (1.5 * 10^9 * 1.38 * 10^(-23))

Теперь посчитаем:

Сначала найдем произведение n * k:

n * k = 1.5 * 10^9 * 1.38 * 10^(-23) ≈ 2.07 * 10^(-14)

Теперь подставим это значение в формулу для температуры:

T = (0.5 * 10^5) / (2.07 * 10^(-14)) ≈ 2.42 * 10^18 К

Теперь, зная температуру, мы можем найти среднюю кинетическую энергию молекул гелия:

E = (3/2) * k * T

Подставляем значения:

E = (3/2) * (1.38 * 10^(-23)) * (2.42 * 10^18)

Теперь посчитаем:

E ≈ (3/2) * (1.38 * 2.42) * 10^(-5) ≈ 2.00 * 10^(-5) Дж

Таким образом, средняя кинетическая энергия молекул гелия при заданных условиях составляет примерно 2.00 * 10^(-5) Дж.