Определить концентрацию молекул азота, если при давлении 0,27 МПа средняя квадратичная скорость молекул 450 м/с. Какова температура идеального газа, если средняя кинетическая энергия одной молекулы 6*10-21Дж?
от

1 Ответ

Дано:
Давление (P) = 0,27 МПа = 0,27 * 10^6 Па  
Средняя квадратичная скорость (v) = 450 м/с  
Средняя кинетическая энергия одной молекулы (E) = 6 * 10^(-21) Дж  

Найти:
1. Концентрацию молекул азота  
2. Температуру идеального газа  

Решение:
1. Для нахождения концентрации молекул азота воспользуемся уравнением идеального газа:  
   P = n * R * T / V, где  
   n - количество молекул азота,  
   R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(моль*К)),  
   T - температура идеального газа,  
   V - объем газа.

   Также из кинетической теории газов известно, что средняя кинетическая энергия молекул связана со среднеквадратичной скоростью следующим образом:  
   E = (m * v^2) / 2, где  
   m - масса молекулы.  
   Из этого уравнения можем выразить массу молекулы через среднеквадратичную скорость и среднюю кинетическую энергию:  
   m = 2 * E / v^2  

   Теперь, найдем количество молекул азота n:  
   n = P * V / (R * T)  
   Также объем V связан с числом молекул n следующим образом:  
   V = n * k * T / P, где  
   k - постоянная Больцмана (k = 1,381 * 10^-23 Дж/К).  
   Объединим уравнения и подставим известные значения:  
   n = P * k / (R * v^2)  

   Расчитаем концентрацию молекул азота:  
   n = 0,27 * 10^6 * 1,381 * 10^-23 / (8,314 * 450^2) = 2,23 * 10^19 молекул

2. Теперь найдем температуру идеального газа. Подставляем m и n в уравнение для средней кинетической энергии:  
   E = (2 * E / v^2) * (3/2) * k * T  
   Выражаем T:  
   T = 2 * E / (3 * k)  

   Подставляем известные значения:  
   T = 2 * 6 * 10^-21 / (3 * 1,381 * 10^-23) = 29,07 K  

Ответ:
1. Концентрация молекул азота: 2,23 * 10^19 молекул  
2. Температура идеального газа: 29,07 K
от