Для определения массы молекулы кислорода при заданных условиях, можно воспользоваться формулой, связывающей среднюю квадратическую скорость молекул газа с температурой. Формула выглядит следующим образом:
[ v_{rms} = \sqrt{\frac{3k_BT}{m}} ]
где:
- ( v_{rms} ) — средняя квадратическая скорость молекулы,
- ( k_B ) — постоянная Больцмана ((1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К})),
- ( T ) — температура в кельвинах,
- ( m ) — масса молекулы.
Далее следует выразить массу молекулы ( m ) из этой формулы:
[ m = \frac{3kBT}{v{rms}^2} ]
Подставим в эту формулу известные значения:
- ( v_{rms} = 500 \, \text{м/с} ),
- ( T = 320 \, \text{К} ),
- ( k_B = 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К} ).
Теперь подставим все значения и произведем вычисления:
[ m = \frac{3 \times 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К} \times 320 \, \text{К}}{(500 \, \text{м/с})^2} ]
[ m = \frac{3 \times 1.38 \times 10^{-23} \times 320}{250000} ]
[ m = \frac{1.3248 \times 10^{-20}}{250000} ]
[ m = 5.2992 \times 10^{-26} \, \text{кг} ]
Таким образом, масса одной молекулы кислорода составляет примерно ( 5.3 \times 10^{-26} \, \text{кг} ).