Молекулы какого газа при температуре 20 градусов имеют среднюю квадратичную скорость 510 м/с?

Физика 11 класс Кинетическая теория газов молекулы газа температура 20 градусов средняя квадратичная скорость 510 м/с физика 11 класс газовая динамика молекулярная скорость физические свойства газов Новый

Чтобы определить, молекулы какого газа имеют среднюю квадратичную скорость 510 м/с при температуре 20 градусов Цельсия, нам нужно воспользоваться формулой для средней квадратичной скорости молекул газа:

Формула:

v = √(3kT/m)

где:

• v - средняя квадратичная скорость молекул газа,
• k - постоянная Больцмана (1.38 × 10^-23 Дж/К),
• T - абсолютная температура в Кельвинах,
• m - масса одной молекулы газа в килограммах.

Теперь давайте переведем 20 градусов Цельсия в Кельвины:

T = 20 + 273.15 = 293.15 K

Следующим шагом будет подставить известные значения в формулу и выразить массу молекулы газа:

510 = √(3 * (1.38 × 10^-23) * (293.15) / m)

Теперь возведем обе стороны уравнения в квадрат:

510^2 = (3 * (1.38 × 10^-23) * (293.15)) / m

Решим это уравнение относительно массы:

m = (3 * (1.38 × 10^-23) * (293.15)) / (510^2)

Теперь подставим значения:

m = (3 * 1.38 × 10^-23 * 293.15) / 260100

m ≈ 5.08 × 10^-26 кг

Теперь, чтобы определить, к какому газу относится эта масса молекулы, мы можем воспользоваться таблицей молекулярных масс различных газов. Для этого нужно перевести массу молекулы в молекулярную массу:

Молекулярная масса = m * Na, где Na - число Авогадро (6.022 × 10^23 молекул/моль).

Подставляем:

Молекулярная масса ≈ 5.08 × 10^-26 * 6.022 × 10^23 ≈ 30.6 г/моль

Сравнив полученное значение с известными молекулярными массами газов, мы можем заметить, что молекулярная масса около 30.6 г/моль соответствует газу азоту (N2).

Ответ: Молекулы газа, которые имеют среднюю квадратичную скорость 510 м/с при температуре 20 градусов Цельсия, это молекулы азота (N2).