Плотность углекислого газа при давлении
0,14 МПа равна
1,83 кг/м 3.
Найди среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул и концентрацию молекул.
Запиши в поле ответа верное число, округлив до целых Дж.
Дано: P = 0,14 МПа = 1,40×10^5 Pa; ρ = 1,83 кг/м^3; CO2 имеет молярную массу M ≈ 0,04401 кг/моль; R = 8,314 Дж/(моль·K).
1) Найдём температуру T через уравнение идеального газа с учётом плотности:
P = ρ R_specific T, где R_specific = R / M.
Значит T = P M / (ρ R).
T ≈ (1,40×10^5 × 0,04401) / (1,83 × 8,314)
≈ 6161,4 / 15,21462
≈ 4,05×10^2 K (около 405 K).
2) Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул:
⟨E_k⟩ = (3/2) k_B T, где k_B = R / N_A ≈ 1,380649×10^-23 Дж/К.
⟨E_k⟩ ≈ 1,5 × (1,380649×10^-23) × (4,05×10^2)
≈ 8,39×10^-21 Дж.
3) Концентрация молекул (число молекул на единицу объёма), то есть число-расписание N/V:
N/V = P / (k_B T).
N/V ≈ 1,40×10^5 / (1,380649×10^-23 × 4,05×10^2)
≈ 2,50×10^25 молекул/м^3.
Итого:
- средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул ≈ 8,39×10^-21 Дж,
- концентрация молекул ≈ 2,50×10^25 молекул/м^3.
Запись в поле ответа (энергия, округлённая до целых Дж): 0
Примечание: энергия на молекулу очень мала, поэтому при округлении до целых Дж получается 0 Дж.