Во сколько раз различаются средние квадратичные скорости молекул кислорода и азота в вашей классной комнате?

Физика 11 класс Кинетическая теория газов средняя квадратичная скорость молекулы кислорода молекулы азота физика 11 класс сравнение скоростей газовая динамика температура и скорость молекулы в комнате Новый

Чтобы определить, во сколько раз различаются средние квадратичные скорости молекул кислорода (O2) и азота (N2) в классной комнате, нам нужно использовать формулу для расчета средней квадратичной скорости молекул газа:

v = √(3kT/m)

где:

• v - средняя квадратичная скорость молекул газа;
• k - постоянная Больцмана;
• T - температура в Кельвинах;
• m - масса одной молекулы газа.

Теперь давайте рассмотрим шаги для решения:

1. Определим массы молекул кислорода и азота:
• Молярная масса O2 = 32 г/моль, следовательно, масса одной молекулы O2 = 32 г/моль / (6.022 * 10^23 молекул/моль) ≈ 5.32 * 10^-26 кг.
• Молярная масса N2 = 28 г/моль, следовательно, масса одной молекулы N2 = 28 г/моль / (6.022 * 10^23 молекул/моль) ≈ 4.65 * 10^-26 кг.
2. Подставим значения в формулу для средней квадратичной скорости:
• Для кислорода:
• vO2 = √(3kT/mO2).
• Для азота:
• vN2 = √(3kT/mN2).
3. Теперь найдем отношение средних квадратичных скоростей:
• vO2 / vN2 = √(mN2 / mO2).
4. Подставим массы:
• vO2 / vN2 = √(4.65 * 10^-26 / 5.32 * 10^-26).
5. Посчитаем:
• vO2 / vN2 ≈ √(0.873) ≈ 0.933.

Таким образом, средняя квадратичная скорость молекул кислорода примерно на 7% меньше, чем у молекул азота. Это означает, что молекулы кислорода движутся медленнее, чем молекулы азота в классной комнате.