Для решения данной задачи, мы можем использовать формулу для среднеквадратичной скорости молекул:
v = √(3kT/m)
где v - среднеквадратичная скорость молекул,
k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^-23 Дж/К),
T - температура в Кельвинах,
m - масса молекулы.
Для начала, нам необходимо выразить температуру T. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление (100 кПа = 100 * 10^3 Па),
V - объем,
n - количество молекул газа,
R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль*К)).
Мы знаем, что концентрация газа равна 10^25 м^-3, а масса молекулы равна 3 * 10^-26 кг. Таким образом, мы можем выразить количество молекул n:
n = концентрация * объем
Теперь мы можем выразить объем V:
V = n * m / концентрация
Подставим значения и решим уравнение для V:
V = (10^25 м^-3) * (3 * 10^-26 кг) / (10^25 м^-3) = 3 * 10^-1 м^3
Теперь мы можем выразить температуру T:
T = PV / nR
Подставим значения и решим уравнение для T:
T = (100 * 10^3 Па) * (3 * 10^-1 м^3) / ((10^25 м^-3) * (8.31 Дж/(моль*К))) ≈ 3.62 * 10^3 К
Теперь, используя найденное значение температуры T и массу молекулы m, мы можем вычислить среднеквадратичную скорость v:
v = √(3kT/m)
Подставим значения и решим уравнение для v:
v = √((3 * (1.38 * 10^-23 Дж/К) * (3.62 * 10^3 К)) / (3 * 10^-26 кг)) ≈ 5.34 * 10^2 м/с
Таким образом, среднеквадратичная скорость молекул составляет примерно 5.34 * 10^2 м/с.
предлог нейронки