moismo
Решить задачу →

Физика · 10–11 класс

В сосуде находится водяной пар. Определите кинетическую энергию молекулы воды H2O, если её модуль скорости движения v = 600 м/с.

Кинетическая энергия молекулы воды равна Ek≈5,38⋅10−21 ДжE_k \approx 5{,}38 \cdot 10^{-21}\ \text{Дж}.

Дано:

  • Вещество: H2O\text{H}_2\text{O}
  • v=600 м/сv = 600\ \text{м/с}
  • M=18 г/моль=18⋅10−3 кг/мольM = 18\ \text{г/моль} = 18 \cdot 10^{-3}\ \text{кг/моль}
  • NA=6,02⋅1023 моль−1N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23}\ \text{моль}^{-1}

Найти:

  • EkE_k — ?

Решение:

1. Выражение для кинетической энергии. Кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы определяется через её массу и скорость:

Ek=m0v22E_k = \frac{m_0 v^2}{2}

2. Нахождение массы одной молекулы. Массу одной молекулы воды можно выразить через молярную массу и постоянную Авогадро:

m0=MNAm_0 = \frac{M}{N_A}

3. Рабочая формула. Подставим выражение массы молекулы в формулу кинетической энергии:

Ek=Mv22NAE_k = \frac{M v^2}{2 N_A}

4. Вычисления. Подставим числовые значения физических величин и выполним расчёт с округлением до сотых:

Ek=18⋅10−3 кг/моль⋅(600 м/с)22⋅6,02⋅1023 моль−1E_k = \frac{18 \cdot 10^{-3}\ \text{кг/моль} \cdot (600\ \text{м/с})^2}{2 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23}\ \text{моль}^{-1}} Ek=18⋅10−3⋅3,6⋅10512,04⋅1023 ДжE_k = \frac{18 \cdot 10^{-3} \cdot 3{,}6 \cdot 10^5}{12{,}04 \cdot 10^{23}}\ \text{Дж} Ek=648012,04⋅1023 Дж≈5,38⋅10−21 ДжE_k = \frac{6480}{12{,}04 \cdot 10^{23}}\ \text{Дж} \approx 5{,}38 \cdot 10^{-21}\ \text{Дж}

Ответ: Ek≈5,38⋅10−21 ДжE_k \approx 5{,}38 \cdot 10^{-21}\ \text{Дж}.

По этой теме можно также рассчитать абсолютную температуру пара, при которой молекулы обладают такой средней кинетической энергией.

Похожая задача? Решим её за минуту

Пришлите условие — фото или текстом. 3 задачи бесплатно без регистрации.

Решить свою задачу →