В баллоне объемом V = 10 м^3 при давлении Р = 96 кПа и температуре t = 17 °С находится газ. Какова энергия поступательного и вращательного движения всех молекул этого газа, если он трехатомный?

Физика 9 класс Термодинамика газов энергия газа трёхатомный газ объем V давление Р температура t поступательное движение вращательное движение физика 9 класс Новый

Для решения задачи сначала необходимо определить, какая формула используется для расчета энергии поступательного и вращательного движения молекул газа. Для трехатомного газа общая энергия может быть найдена с помощью следующей формулы:

U = (f/2) * n * R * T

где:

• U - полная энергия газа;
• f - число степеней свободы (для трехатомного газа f = 6);
• n - количество молей газа;
• R - универсальная газовая постоянная (R = 8.31 Дж/(моль·К));
• T - температура в Кельвинах.

Теперь нам нужно найти количество молей газа (n) и температуру в Кельвинах (T).

1. Переведем температуру в Кельвины:

T = t + 273.15 = 17 + 273.15 = 290.15 K

2. Найдем количество молей газа (n):

Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

P * V = n * R * T

Отсюда:

n = (P * V) / (R * T)

3. Подставим известные значения:

P = 96 кПа = 96,000 Па;

V = 10 м³;

R = 8.31 Дж/(моль·К);

T = 290.15 K.

Теперь подставим значения в формулу:

n = (96,000 * 10) / (8.31 * 290.15) ≈ 39.73 моль.

Теперь, когда мы знаем количество молей газа, мы можем подставить все значения в формулу для расчета полной энергии:

U = (6/2) * n * R * T = 3 * 39.73 * 8.31 * 290.15.

Теперь вычислим:

U ≈ 3 * 39.73 * 8.31 * 290.15 ≈ 3 * 39.73 * 2419.48 ≈ 288,000 Дж.

Ответ: Энергия поступательного и вращательного движения всех молекул трехатомного газа в баллоне составляет примерно 288,000 Дж.