Дано:
Масса водорода m = 2 г = 0.002 кг
Объем V = 2.5 л = 0.0025 м³
Температура T = 0°C = 273 K
Среднее число столкновений в единицу времени молекул водорода можно найти по формуле Эйнштейна:
Z = pV / sqrt(2πmkT)
где:
p - давление газа
V - объем газа
m - масса одной молекулы газа
k - постоянная Больцмана, k = 1.38 * 10^(-23) J/K
T - абсолютная температура
Из уравнения состояния идеального газа pV = nRT находим давление p:
p = nRT / V
n = m / M, где M - молярная масса вещества (в данном случае для водорода M = 2 г/моль)
Подставляем найденное давление p в формулу для среднего числа столкновений Z:
Z = nRT / (V * sqrt(2πmkT))
Вычислим значения и подставим их в формулу:
n = 0.002 / 2 = 0.001 моль
p = (0.001 * 8.31 * 273) / 0.0025 ≈ 7.21 * 10^3 Па
Z = (0.001 * 8.31 * 273) / (0.0025 * sqrt(2π * 0.001 * 1.67 * 10^(-27) * 273)) ≈ 1.56 * 10^(10) столкновений/с
Ответ:
Среднее число столкновений в единицу времени молекул водорода составляет примерно 1.56 * 10^10 столкновений в секунду.