Средняя кинетическая энергия каждого атома гелия можно вычислить, используя формулу средней кинетической энергии газа:
E = (3/2) * k * T
где E - средняя кинетическая энергия каждого атома, k - постоянная Больцмана (1.38 × 10⁻²³ Дж/К), T - абсолютная температура.
Нам дано давление газа в колбе, которое равно 10⁵ Па. Мы можем использовать уравнение состояния для идеального газа:
PV = nRT
где P - давление, V - объём, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль * К)), T - температура.
Нам дан объем колбы, который равен 1,2 л, и количество вещества, которое равно 3 × 10²² атомов гелия. Мы можем использовать формулу для вычисления количества вещества:
n = N / N_A
где n - количество вещества (в молях), N - количество атомов гелия, N_A - постоянная Авогадро (6,022 × 10²³ моль⁻¹).
Теперь мы можем решить эти уравнения, чтобы найти среднюю кинетическую энергию каждого атома гелия:
N = n * N_A = (3 × 10²²) / (6,022 × 10²³) = 4,975 × 10⁻² моль
Теперь мы можем использовать уравнение состояния для вычисления температуры:
T = (PV) / (nR) = (10⁵ * 1,2) / (4,975 × 10⁻² * 8,314) = 1,44 × 10⁶ К
Теперь подставим полученные значения в первую формулу для вычисления средней кинетической энергии каждого атома гелия:
E = (3/2) * k * T = (3/2) * (1,38 × 10⁻²³) * (1,44 × 10⁶) = 2,5464 × 10⁻¹⁶ Дж
Таким образом, средняя кинетическая энергия каждого атома гелия равна 2,5464 × 10⁻¹⁶ Дж.
