2017-06-30
Чему равна средняя энергия поступательного движения молекулы водорода, если $m = 2,5 кг$ его занимая объем $V = 2 м^{3}$, производит давление $p = 1,5 \cdot 10^{5} Па$? $N_{A} = 6 \cdot 10^{23} моль^{-1}$
Решение:
При давлении, задаваемом в условии задачи, водород можно считать идеальным газом, поэтому его характеристики связаны уравнением Клапейрона — Менделеева:
$pV = \frac{m}{ \mu} RT$.
Преобразуем это выражение, выделив в нем явным образом среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул $\langle E \rangle = \frac{3}{2} kT$:
$pV = \frac{m}{ \mu} N_{A} \cdot kT = \frac{2}{3} \frac{m}{ \mu} N_{A} \langle E \rangle$.
Отсюда $\langle E \rangle = \frac{3}{2} \frac{ \mu}{m} \frac{pV}{N_{A}} = 6 \cdot 10^{-20} Дж$.