Дано:
υ(ср. кв.) = 500 м/с
t = 127°C
m = 1 кг
k = 1,38×10⁻²³ Дж/К
Найти:
N - ?
1) Число молекул, можно найти из соотношений массы вещества в 1 кг к массе одной молекулы:
- Число молекул веществ (1)
2) Запишем основное уравнение молекулярно-кинетической теорий или формулу про (Давление идеального газа) по такой формуле:
(ср. кв.)² - Давление идеального газа (уравнение молекулярно-кинетической теорий) (2)
3) Уравнение состояния из идеального газа определяется по такой формуле:
- Уравнение состояния из идеального газа (3)
4) Для нахождения абсолютной температуры газа определяется по такой формуле:
- Абсолютная температура газа (4)
5) Теперь мы складываем формулы из (2), (3) и (4), мы получим формулу для нахождения массы молекулы:
n×k×T = 1/3 × n×m₀×υ(ср. кв.)² | × 3
3n×k×T = n×m₀×υ(ср. кв.)² | : n
3k×T = m₀×υ(ср. кв.)²
m₀ = (3k×(t+273))/υ(ср. кв.)² ⇒ m₀ = (3k×(t+273))/(υ(ср. кв.)²) - масса молекулы (5)
6) Теперь складываем формулы из (1) и (5) и мы получим формулу для нахождения число молекул газа в 1 кг:
N = m/m₀ = m × 1/m₀ = m × 1/(3k×(t+273))/(υ(ср. кв.)²) = m × (υ(ср. кв.)²)/(3k×(t+273)) ⇒ N = (m×υ(ср. кв.)²)/(3k×(t+273)) - число молекул газа в 1 кг
N = (1 кг × (500 м/с)²)/(3×1,38×10⁻²³ Дж/К × (127+273) К) = (1 кг × 250000 м²/с²)/(4,14×10⁻²³ Дж/К × 400 К) = 250000 Дж / 1656×10⁻²³ Дж = 2,5×10⁵ Дж / 1,656×10⁻²⁰ Дж ≈ 1,5097×10⁵⁻⁽⁻²⁰⁾ молекул = 1,5097×10⁵⁺²⁰ молекул = 1,5097×10²⁵ молекул ≈ 1,51×10²⁵ молекул
ответ: N = 1,51×10²⁵ молекул
Закон сохранения энергии является следствием симметрии относительно сдвига во времени (однородности времени); закон сохранения импульса является следствием симметрии относительно переноса в пространстве (однородности пространства).