Чтобы определить модуль импульса молекулы метана (CH₄), нам необходимо использовать формулу импульса:
\[ p = mv \]
где:
- \( p \) — импульс,
- \( m \) — масса молекулы,
- \( v \) — скорость молекулы.
Сначала найдем массу молекулы метана. Массу метана можно вычислить на основе его молекулярной формулы. Молекула CH₄ состоит из одного атома углерода (C) и четырех атомов водорода (H).
- Масса атома углерода = 12 г/моль.
- Масса атома водорода = 1 г/моль.
Таким образом, масса молекулы метана рассчитывается как:
\[ m_{CH_4} = 12 + 4 \times 1 = 12 + 4 = 16 \text{ г/моль} \]
Переведем массу в килограммы, так как скорость дана в метрах в секунду:
\[ 16 \text{ г/моль} = 0.016 \text{ кг/моль} \]
Теперь, чтобы получить массу одной молекулы, используем постоянную Авогадро, которая равна \( 6.022 \times 10^{23} \) молекул/моль:
\[ m_{одной \ молекулы} = \frac{0.016 \text{ кг}}{6.022 \times 10^{23}} \approx 2.66 \times 10^{-25} \text{ кг} \]
Теперь, зная массу одной молекулы метана и скорость, можно подставить эти значения в формулу импульса:
\[ p = m \cdot v = (2.66 \times 10^{-25} \text{ кг}) \cdot (650 \text{ м/с}) \]
Теперь произведем расчет:
\[ p \approx 2.66 \times 10^{-25} \cdot 650 \approx 1.73 \times 10^{-22} \text{ кг} \cdot \text{м/с} \]
Таким образом, модуль импульса молекулы метана с модулем скорости 650 м/с составляет примерно \( 1.73 \times 10^{-22} \text{ кг} \cdot \text{м/с} \).