При некоторой температуре средняя квадратичная скорость молекулы кислорода равна 400 м/с. Какова при этой же температуре средняя квадратичная скорость атома гелия? (Ответ дайте в м/с и округлите до целых.)
Получим взаимосвязь среднеквадратичной скорости и температуры:
где — постоянная Больцмана.
Кинетическая энергия одной молекулы/атома по определению равна:
где — масса молекулы/атома,
— средняя квадратичная скорость молекулы/атома.
Количество вещества можно найти двумя способами:
где — молярная масса,
— число молекул/атомов,
— число Авогадро.
Приравняем (2) и (3) и выразим массу молекулы/атома:
По условию задачи = 1, следовательно:
Подставим (4) в (1):
С учетом того, что , получаем:
где — универсальная газовая постоянная. Записав эту формулу для двух случаев, получим соотношение:
где и
— средняя квадратичная скорость и молярная масса молекулы кислорода,
и
— средняя квадратичная скорость и молярная масса атома гелия.
Выразим искомую величину: