Решение задачи по кинетической энергии газа

Содержимое статьи:

• а) Молекул водорода

Условия задачи:

• Температура газа: 300 К
• Нужно определить: какая часть молекул газа имеет кинетическую энергию, достаточную для преодоления гравитационного поля Земли.
  Расчеты для:

  а) Молекул водорода

  Масса молекулы водорода: m = 2 1.673 10^-27 кг
  Ускорение свободного падения: g = 9.81 м/с^2
  Скорость молекулы, достаточная для преодоления гравитации: v = (2 g h)^1/2, где h - высота газового слоя, для которой проводится расчет (берем h = 1 м)
  v = (2 9.81 м/с^2 1 м)^1/2 = 4.43 м/с
  Кинетическая энергия молекулы, достаточная для преодоления гравитации: Ek = (1/2) m v^2
  Ek = (1/2) 2 1.673 10^-27 кг (4.43 м/с)^2 = 7.17 10^-26 Дж
  Средняя кинетическая энергия молекулы газа при температуре 300 К: = (3/2) k * T, где k - постоянная Больцмана, T - температура

  = (3/2) * 1.38 * 10^-23 Дж/К * 300 К = 6.21 * 10^-21 Дж
  **Доля молекул с кинетической энергией, достаточной для преодоления гравитации:**
  f = Ek / = 7.17 * 10^-26 Дж / 6.21 * 10^-21 Дж = **1.16 * 10^-5**
  ### б) Молекул азота
  **Масса молекулы азота:** m = 28 * 1.673 * 10^-27 кг
  **Расчеты проводятся аналогично случаю с водородом:**
• v = (2 g h)^1/2 = 4.43 м/с
• Ek = (1/2) m v^2 = 5.09 * 10^-25 Дж
• = (3/2) * k * T = 6.21 * 10^-21 Дж
  
• f = Ek / = *8.2 10^-6**