Question

Кислород массой m=1 кг находится при температуре t=320 к. определите: 1) внутреннюю энергию молекул кислорода; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекул кислорода. газ считайте идеальным.

Answer 1

1) U= 5/2 m/M RT = 207,5 Дж.
2)Не в курсе.

Answer 2

Добрый день! Благодарю за ваш вопрос. Давайте рассмотрим его пошагово.

1) Внутренняя энергия молекул кислорода:
Внутренняя энергия молекул состоит из двух частей: кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии внутренних связей между атомами.

Кинетическая энергия движения молекул можно рассчитать с использованием формулы:
Ek = (3/2) * k * T,
где Ek - кинетическая энергия (или требуемая величина), k - постоянная Больцмана, T - температура.

Подставляя значения, получаем:
Ek = (3/2) * 1.38 * 10^-23 * 320,
Эк = 6.24 * 10^-21 Дж.

Потенциальная энергия внутренних связей между атомами, как газ считается идеальным, равна нулю.

Таким образом, внутренняя энергия молекул кислорода составляет 6.24 * 10^-21 Дж.

2) Средняя кинетическая энергия вращательного движения молекул кислорода:
Для идеального газа можно применить классическую формулу:
Ek = (1/2) * I * w^2,
где Ek - кинетическая энергия (или требуемая величина), I - момент инерции молекулы газа (для одноатомного газа равен 2/5 * m * r^2, где m - масса молекулы, r - радиус гиро).

Для определения средней кинетической энергии вращательного движения будем использовать статистическую механику и среднюю энергию по всем молекулам.

Средняя энергия вращательного движения молекул:
= (1/2) * I * ,
где - средний квадрат угловой скорости вращения молекулы.

Для одноатомного газа считаем, что момент инерции молекулы равен 2/5 * m * r^2, где m - масса молекулы.

Используя формулу:
= (3 * k * T) / (I),
Подставляя значения и учитывая, что m = 2*10^-26 кг, r = 2*10^-10 м,
= (2/5) * m * r^2, получим:
= (2/5) * 2 * 10^-26 * (2 * 10^-10)^2,

= (3 * 1.38 * 10^-23 * 320) / ((2/5) * 2 * 10^-26 * (2 * 10^-10)^2).

Теперь, подставляя полученное значение среднего квадрата угловой скорости в формулу средней энергии вращательного движения:
= (1/2) * (2/5) * 2 * 10^-26 * (2 * 10^-10)^2 * [(3 * 1.38 * 10^-23 * 320) / ((2/5) * 2 * 10^-26 * (2 * 10^-10)^2)],

По сокращению получим:
= (3 * 1.38 * 10^-23 * 320) / (2 * 2 * 10^-10 * 2 * 10^-10)

Сокращая, получим окончательный ответ:
= (3 * 1.38 * 320) / (4 * 2 * 2) * 10^-23.
= 1.035 * 10^-21 Дж.

Таким образом, средняя кинетическая энергия вращательного движения молекул кислорода составляет 1.035 * 10^-21 Дж.

Надеюсь, что полученный ответ доходчив и понятен! Если возникнут еще вопросы или понадобится помощь - обращайтесь! Удачи в учебе!