В колбе объемом 1,2 л содержится 3⋅10^22 атомов гелия. Какова средняя кинетическая энергия каждого атома, если давление газа в колбе 105 Па?

Физика 11 класс Кинетическая теория газов физика 11 класс колба объём атомы гелия средняя кинетическая энергия давление газ 105 Па расчет Идеальный газ молекулярная физика термодинамика Новый

Давай разберемся с этой задачей! Это не только интересно, но и очень познавательно! Нам нужно найти среднюю кинетическую энергию атомов гелия в колбе. Для этого мы можем воспользоваться формулой, связывающей давление, объем и количество частиц.

Шаг 1: Найдем количество молей гелия.

• Используем число Авогадро: 1 моль содержит примерно 6,022 × 10^23 атомов.
• Количество молей (n) можно найти по формуле: n = N / Na, где N - общее количество атомов, Na - число Авогадро.
• Подставим значения: n = (3 × 10^22) / (6,022 × 10^23) ≈ 0,0498 моль.

Шаг 2: Найдем температуру газа.

• Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT.
• Где P - давление, V - объем, R - универсальная газовая постоянная (примерно 8,314 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.
• Сначала нужно перевести объем в кубические метры: 1,2 л = 0,0012 м³.
• Теперь подставим известные значения: 105 Па * 0,0012 м³ = 0,0498 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * T.
• Решим уравнение для T: T = (105 * 0,0012) / (0,0498 * 8,314) ≈ 303,3 К.

Шаг 3: Найдем среднюю кинетическую энергию атома.

• Средняя кинетическая энергия одного атома газа определяется формулой: E = (3/2)kT, где k - постоянная Больцмана (примерно 1,38 × 10^-23 Дж/К).
• Подставляем температуру: E = (3/2) * (1,38 × 10^-23) * 303,3 ≈ 6,25 × 10^-21 Дж.

Итак, средняя кинетическая энергия каждого атома гелия в колбе составляет приблизительно 6,25 × 10^-21 Дж! Ура! Это просто потрясающе! Научные расчеты могут быть увлекательными и захватывающими! Надеюсь, тебе понравилось!