Чтобы найти температуру газа в баллоне, зная среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул, воспользуемся формулой для связи между средней кинетической энергией молекул и температурой газа:
\[ E_k = \frac{3}{2} k T \]
где:
- \(E_k\) — средняя кинетическая энергия молекул газа,
- \(k\) — постоянная Больцмана (\(k \approx 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К}\)),
- \(T\) — абсолютная температура в Кельвинах.
В нашем случае задано, что \(E_k = 4.14 \times 10^{-21} \, \text{Дж}\).
Шаг 1: Подставляем известные значения в формулу
Подставим известные значения в формулу и решим уравнение для нахождения температуры (\(T\)):
\[ 4.14 \times 10^{-21} = \frac{3}{2} (1.38 \times 10^{-23}) T \]
Шаг 2: Упрощаем уравнение
Сначала умножим обе стороны на \(2\):
\[ 2 \cdot 4.14 \times 10^{-21} = 3 \cdot (1.38 \times 10^{-23}) T \]
Получим:
\[ 8.28 \times 10^{-21} = 4.14 \times 10^{-23} T \]
Шаг 3: Находим температуру \(T\)
Теперь поделим обе стороны уравнения на \(4.14 \times 10^{-23}\):
\[ T = \frac{8.28 \times 10^{-21}}{4.14 \times 10^{-23}} \]
Шаг 4: Выполняем вычисление
Разделим:
\[ T = \frac{8.28}{4.14} \cdot 10^{2} \]
Расчет:
\[ T \approx 2 \cdot 100 = 200 \, К \]
Таким образом, температура газа в баллоне составляет примерно 200 К.
Ответ:
2) 200 К