Для решения задачи нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа и связь между средней кинетической энергией частиц газа и давлением. Давайте разберем шаги решения.
- Определим среднюю кинетическую энергию. Нам известно, что средняя кинетическая энергия поступательного движения частиц газа (Ek) равна 8,00 · 10^-21 Дж. Эта энергия связана с температурой газа и количеством частиц.
- Используем формулу для давления идеального газа. Давление газа можно выразить через среднюю кинетическую энергию следующим образом:
- p = (2/3) * (N * Ek) / V,
где N - общее количество частиц газа, Ek - средняя кинетическая энергия одной частицы, V - объем газа.
- Найдем количество частиц N. Для этого используем число Авогадро (NA = 6,022 · 10^23 частиц/моль):
- N = ν * NA = 1,00 моль * 6,022 · 10^23 частиц/моль = 6,022 · 10^23 частиц.
- Подставим значения в формулу давления. Теперь мы можем подставить N, Ek и V в формулу:
- p = (2/3) * (6,022 · 10^23 частиц * 8,00 · 10^-21 Дж) / (10,0 · 10^-3 м³).
- Выполним вычисления. Сначала найдем числитель:
- Числитель = 2/3 * 6,022 · 10^23 * 8,00 · 10^-21 = 1,606 · 10^3 Дж.
Теперь найдем давление:
- p = 1,606 · 10^3 Дж / (10,0 · 10^-3 м³) = 1,606 · 10^5 Па.
- Переведем давление в кПа. 1 кПа = 1000 Па, поэтому:
- p = 1,606 · 10^5 Па / 1000 = 160,6 кПа.
Ответ: Давление газа в баллоне равно 160,6 кПа.