Чтобы найти давление газа в сосуде, можно использовать уравнение состояния идеального газа, основанное на кинетической теории. Давление можно выразить через средний квадрат скорости молекул, концентрацию молекул и массу молекул следующим образом:
[ P = \frac{1}{3} n m \langle v^2 \rangle, ]
где:
- ( P ) — давление,
- ( n ) — число молекул на единицу объема (концентрация молекул),
- ( m ) — масса одной молекулы,
- ( \langle v^2 \rangle ) — средний квадрат скорости молекул.
Давайте поэтапно разберем данное уравнение, подставляя известные значения из условия задачи:
Определяем известные значения:
- ( \langle v^2 \rangle = 106 , \text{м}^2/\text{с}^2 )
- ( n = 6 \times 10^{25} , \text{м}^{-3} )
- ( m = 5,5 \times 10^{-26} , \text{кг} )
Подставляем известные величины в формулу для давления:
[ P = \frac{1}{3} (6 \times 10^{25} , \text{м}^{-3})(5,5 \times 10^{-26} , \text{кг})(106 , \text{м}^2/\text{s}^2). ]
- Теперь вычислим каждое из значений по отдельности:
Сначала найдем произведение ( n \cdot m \cdot \langle v^2 \rangle ):
[ 6 \times 10^{25} , \text{м}^{-3} \cdot 5,5 \times 10^{-26} , \text{кг} = 3,3 \times 10^{0} , \text{кг} \cdot \text{м}^{-3} = 3,3 , \text{кг} \cdot \text{м}^{-3} ]
- Теперь умножим полученное значение на ( \langle v^2 \rangle ):
[ 3,3 , \text{кг} \cdot \text{м}^{-3} \cdot 106 , \text{м}^2/\text{s}^2 = 349.8 , \text{кг} \cdot \text{м}^{-1} \cdot \text{s}^{-2} = 349.8 , \text{Па} ]
- Не забудьте умножить результат на (\frac{1}{3}):
[ P = \frac{1}{3} \cdot 349.8 , \text{Па} \approx 116.6 , \text{Па}. ]
Таким образом, давление газа в сосуде составляет примерно 116.6 Па.