Question

Чому дорівнює енергія теплового руху 20г кисню, який має температуру
100 С? Яка частина цієї енергії припадає на долю поступального руху і на долю
обертального руху?

Answer 1

Енергія теплового руху може бути розрахована за допомогою рівняння:

\[ E = \frac{3}{2} k T \]

де \( E \) - енергія теплового руху, \( k \) - стала Больцмана (\( 1.38 \times 10^{-23} \, \text{J/K} \)), \( T \) - температура в кельвінах.

1. Переведемо температуру в кельвіни: \( 100 \, \text{°C} = 100 + 273.15 = 373.15 \, \text{K} \).

2. Розрахуємо енергію теплового руху:

\[ E = \frac{3}{2} \times 1.38 \times 10^{-23} \, \text{J/K} \times 373.15 \, \text{K} \]

\[ E \approx 6.17 \times 10^{-21} \, \text{J} \]

Отже, енергія теплового руху 20 г кисню при температурі 100 °C дорівнює приблизно \( 6.17 \times 10^{-21} \, \text{J} \).

3. Щоб розрахувати частини цієї енергії, потрібно знати, яка частина енергії припадає на поступальний рух і на обертальний рух. У класичній теорії, енергія теплового руху розподіляється рівномірно між поступальним і обертальним рухом, отже, кожному типу руху припадає половина загальної енергії:

\[ \text{Енергія поступального руху} = 0.5 \times 6.17 \times 10^{-21} \, \text{J} \]

\[ \text{Енергія обертального руху} = 0.5 \times 6.17 \times 10^{-21} \, \text{J} \]

Отже, кожній частині руху (поступальному і обертальному) припадає приблизно \( 3.09 \times 10^{-21} \, \text{J} \) енергії теплового руху.