Чтобы найти среднюю кинетическую энергию одной молекулы газа, мы можем воспользоваться уравнением, связывающим среднюю кинетическую энергию молекул с температурой газа. Однако, в данном случае у нас есть давление и концентрация молекул, поэтому нам нужно сначала найти температуру газа, используя уравнение состояния идеального газа.

Шаг 1: Определим температуру газа

Уравнение состояния идеального газа имеет вид:

P = nRT / V

где:

• P - давление газа (в паскалях),
• n - количество вещества (в молях),
• R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К)),
• T - температура (в К),
• V - объем (в м³).

Мы можем выразить n/V (концентрацию молекул) через количество молекул и их массу. Концентрация молекул n/V равна количеству молекул на объем, и если у нас есть концентрация в м³, то:

n/V = N/V = c,

где c - концентрация молекул (в м³).

Теперь мы можем выразить давление через концентрацию:

P = (N/V) * k * T

где k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^(-23) Дж/К).

Шаг 2: Подставим известные значения

Давление P = 2.5 мПа = 2.5 * 10^(-3) Па,

Концентрация c = 10^(-16) м^(-3).

Теперь подставим эти значения в уравнение:

2.5 * 10^(-3) = (10^(-16)) * (1.38 * 10^(-23)) * T.

Шаг 3: Найдем температуру T

Решим уравнение для T:

T = (2.5 * 10^(-3)) / (10^(-16) * 1.38 * 10^(-23)).

Теперь подставим значения и посчитаем:

T ≈ 1.81 * 10^20 К.

Шаг 4: Найдем среднюю кинетическую энергию молекулы

Средняя кинетическая энергия молекулы газа определяется по формуле:

E = (3/2) * k * T.

Теперь подставим значения:

E = (3/2) * (1.38 * 10^(-23)) * (1.81 * 10^20).

Шаг 5: Подсчитаем среднюю кинетическую энергию

E ≈ 3.75 * 10^(-3) Дж.

Ответ: Средняя кинетическая энергия одной молекулы газа при данных условиях составляет примерно 3.75 * 10^(-3) Дж.