В сосуде вместимостью 5 · 10^-3 м3 находится водород массой 1 кг под давлением 2 · 10^5 Па. Чему равна...

Тематика Физика
Уровень 5 - 9 классы
сосуд водород масса давление средняя кинетическая энергия молекулы формулы перевод в СИ физика термодинамика
0

В сосуде вместимостью 5 · 10^-3 м3 находится водород массой 1 кг под давлением 2 · 10^5 Па. Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул?

РАСПИШИТЕ, ПОЖАЛУЙСТА, С ФОРМУЛАМИ И ПЕРЕВОДОМ В СИСТЕМУ СИ

avatar
задан 7 месяцев назад

3 Ответа

0

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение состояния идеального газа и формулу для средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

  1. Определим количество вещества n: Уравнение состояния идеального газа имеет вид: PV=nRT где:

    • P — давление газа,
    • V — объем газа,
    • n — количество вещества,
    • R — универсальная газовая постоянная (R=8.314Дж/(моль·К)),
    • T — температура газа.

    Но сначала нам нужно определить количество вещества n. Используем формулу: n=mM где:

    • m — масса газа,
    • M — молярная масса водорода (MH2=2×1.007942.016г/моль=2.016×103кг/моль).

    Подставим значения: n=1кг2.016×103кг/моль496моль

  2. Определим температуру T: Перепишем уравнение состояния идеального газа для нахождения температуры: T=PVnR

    Подставим значения: T=(2×105Па)(5×103м3)496моль8.314Дж/(моль·К)

    Выполним вычисления: T1000Па·м34124.29Дж/К0.242К

  3. Найдем среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул: Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул для одноатомного газа определяется формулой: Eк=32kBT где:

    • kB — постоянная Больцмана (kB=1.38×1023Дж/К),
    • T — температура газа.

    Подставим значения: Eк=32×1.38×1023Дж/К×0.242К

    Выполним вычисления: Eк32×1.38×1023×0.2425.01×1024Дж

Таким образом, средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул водорода в данном сосуде составляет приблизительно 5.01×1024Дж.

avatar
ответил 7 месяцев назад
0

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа определяется формулой:

E = 3/2 k T

Где: E - средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул k - постоянная Больцмана 1.381023Дж/К T - абсолютная температура газа К

Давление и объем газа можно использовать для определения температуры по уравнению состояния идеального газа:

PV = nRT

Где: P - давление Па V - объем м3 n - количество вещества моль R - универсальная газовая постоянная 8.31Дж/(мольК) T - температура К

Массу газа можно использовать для определения количества вещества:

n = m/M

Где: m - масса газа кг M - молярная масса газа кг/моль

Подставив все значения в формулу для средней кинетической энергии, можно найти искомое значение.

avatar
ответил 7 месяцев назад
0

Для нахождения средней кинетической энергии поступательного движения молекул воспользуемся формулой:

Eк=32kT,

где k - постоянная Больцмана (k=1.38×1023 Дж/К), T - температура в Кельвинах.

Давление в газе определяется формулой:

P=NVkT,

где N - количество молекул газа, V - объем газа.

Из условия задачи известны масса водорода m=1 кг, давление P=2×105 Па, объем V=5×103 м3.

Сначала найдем количество молекул N в газе:

N=mμ,

где μ - молярная масса водорода (μ=2 г/моль).

N=1 кг0.002 кг/моль=500 моль.

Теперь найдем температуру газа:

T=PVNk.

T=2×105 Па×5×103 м3500 моль×1.38×1023 Дж/К=7.25×103 К.

Подставим найденное значение температуры в формулу для средней кинетической энергии:

Eк=32×1.38×1023 Дж/К×7.25×103 К=1.24×1019 Дж.

Таким образом, средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул водорода составляет 1.24×1019 Дж.

avatar
ответил 7 месяцев назад

Ваш ответ

Вопросы по теме