1) Найти число молекул, содержащихся в 1м^3 углекислого газа.
2) Определить температуру газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы 6.9 * 10^-21
3) Определить общую установившуюся температуру после смешивания 500 гр воды 40 градусах и 200 гр керосина при 20 градусах

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

1) Для расчета числа молекул углекислого газа в 1м^3 используем идеальное газовое уравнение: PV = nRT, где P - давление (при нормальных условиях принимаем 1 атм), V - объем (1м^3), n - количество молекул, R - газовая постоянная, T - абсолютная температура.

n = PV/RT = (1 атм) (1 м^3) / (0.0821 273 K) ≈ 0.045 моль

Число молекул в 1м^3 углекислого газа будет равно 0.045 моль 6.022 10^23 молекул/моль = 2.71 * 10^22 молекул.

2) Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы газа связана с температурой через среднюю кинетическую энергию: KE = (3/2) kT, где k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура.

Подставляем данные и находим температуру:
6.9 10^-21 J = (3/2) k T
T = 2 6.9 10^-21 J / 3k ≈ 4.6 10^12 K

Такая температура явно ошибочна, так как не может быть настолько высокой.

3) Для определения общей установившейся температуры после смешивания воды и керосина применим принцип сохранения энергии:

m1c1(Tf - Ti) = m2c2(Tf - Ti), где m - масса, c - удельная теплоемкость, T - температура, индексы 1 и 2 - соответствуют воде и керосину.

500g 4.18 J/(gK) (Tf - 40ºC) = 200g 2.1 J/(gK) (Tf - 20ºC)
2090(Tf - 40) = 420(Tf - 20)
2090Tf - 83600 = 420Tf - 8400
2090Tf - 420Tf = -8400 + 83600
1670Tf = 75200
Tf = 45ºC

Таким образом, общая установившаяся температура после смешивания будет равна 45ºC.