Определить полную кинетическую энергию, а также кинетическую энергию одной молекулы аммиака (NH3) при температуре 27 ° С.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета полной кинетической энергии системы и кинетической энергии одной молекулы аммиака можно воспользоваться формулами для кинетической энергии в классической механике.

Кинетическая энергия одной молекулы аммиака определяется формулой:
[ E = \frac{1}{2}mv^2 ],
где m - масса молекулы аммиака, v - средняя скорость молекулы. Масса молекулы аммиака (NH3) примерно равна 17 единицам массы атома. Для упрощения вычислений, допустим, что средняя скорость молекулы равна средней квадратичной скорости (Vrms), которая расчитывается по формуле:
[ V_{rms} = \sqrt{\frac{3kT}{m}} ],
где k - постоянная Больцмана (1,38 * 10^-23 J/K), Т - температура в Кельвинах (27 + 273 = 300 K).

Подставим данные в формулу для Vrms:
[ V_{rms} = \sqrt{\frac{3 1.38 10^{-23} * 300}{17}} \approx 319 м/с ]

Теперь можем найти кинетическую энергию одной молекулы аммиака:
[ E = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2} 17 (319)^2 \approx 866,409 \times 10 ^{-21} Дж ].

Для расчета полной кинетической энергии системы необходимо умножить кинетическую энергию одной молекулы на число молекул в системе. Допустим, что система состоит из 1 моля аммиака, тогда:
[ N = 6,02 10^{23} молекул ]
[ E_{полн} = N E = 6,02 10^{23} 866,409 \times 10 ^{-21} = 5,215435 \times 10 ^{2} Дж ].

Таким образом, полная кинетическая энергия системы аммиака при температуре 27 ° C составляет примерно 5,215435 J.