Согласно закону Больцмана, температура газа связана с средней кинетической энергией его молекул. При увеличении температуры газа в n раз, средняя кинетическая энергия молекул увеличивается в n раз. Температура газа выражается в Кельвинах, и если температура кислорода увеличивается в 4 раза, то средняя кинетическая энергия молекул увеличивается также в 4 раза.
Скорость молекул газа связана с их кинетической энергией через формулу:
\[ E_k = \frac{1}{2} m v^2, \]
где \( E_k \) — кинетическая энергия, \( m \) — масса молекулы, \( v \) — скорость молекулы.
Если кинетическая энергия увеличивается в 4 раза, то получаем:
\[ \frac{1}{2} m (v_2)^2 = 4 \cdot \frac{1}{2} m (v_1)^2, \]
где \( v_1 \) и \( v_2 \) — скорости молекул до и после увеличения температуры соответственно.
Таким образом, можно записать:
\[ (v_2)^2 = 4 \cdot (v_1)^2. \]
Из этого уравнения следует, что
\[ v_2 = 2 \cdot v_1. \]
Таким образом, скорость молекул кислорода увеличивается в 2 раза.