Средняя кинетическая энергия каждого атома гелия можно найти с помощью формулы:
Ek = (3/2) * k * T
где Ek - средняя кинетическая энергия, k - постоянная Больцмана (1,38 x 10^-23 Дж/К), T - температура в кельвинах.
Для нахождения температуры, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление газа (10^5 Па), V - объем колбы (1,2 л = 0,0012 м^3), n - количество молей газа (делим на Авогадро число, Nа = 6,022 x 10^23), R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(моль·К)).
Подставим известные значения в уравнение:
(10^5 Па) * (0,0012 м^3) = (3 x 10^22) / (6,022 x 10^23 моль) * 8,314 Дж/(моль·К) * T
Получаем:
T = [(10^5 Па) * (0,0012 м^3) * (6,022 x 10^23 моль)] / [(3 x 10^22) * 8,314 Дж/(моль·К)]
Теперь подставим найденное значение T в формулу для средней кинетической энергии:
Ek = (3/2) * (1,38 x 10^-23 Дж/К) * T
Выполним вычисления:
T = [(10^5 Па) * (0,0012 м^3) * (6,022 x 10^23 моль)] / [(3 x 10^22) * 8,314 Дж/(моль·К)] = 241,542 К
Ek = (3/2) * (1,38 x 10^-23 Дж/К) * 241,542 К = 123,894 x 10^-23 Дж
Таким образом, средняя кинетическая энергия каждого атома гелия составляет 123,894 x 10^-23 Дж.