Giải Câu 12.9 Bài 12. Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ (trang 36, 37, 38) – SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Vận dụng kiến thức về động năng tịnh tiến trung bình.
Câu hỏi/Đề bài:
Không khí gồm các phân tử oxygen có khối lượng mol 32 g/mol và phân tử nitrogen 28 g/mol. Tính động năng trung bình tịnh tiến của phân tử không khí ở 20°C. Từ đó suy ra tốc độ trung bình của mỗi loại phân tử.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về động năng tịnh tiến trung bình
Lời giải:
Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử không khí là:
\(\overline {{E_d}} = \frac{3}{2}kT = \frac{{{{3.1,38.10}^{ – 23}}.(20 + 273)}}{2} \approx {6,1.10^{ – 21}}(J)\)
Có: \(\left\{ \begin{array}{l}\overline {{E_d}} = \frac{3}{2}kT = \frac{{3RT}}{{2{N_A}}}\\\overline {{E_d}} = \frac{{m\overline {{v^2}} }}{2}\end{array} \right. \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{3RT}}{M}} \)
Tốc độ trung bình của O2 là:
\({v_{{O_2}}} = \sqrt {\frac{{3RT}}{M}} = \sqrt {\frac{{3.8,31.(20 + 273)}}{{0,032}}} \approx 478(m/s)\)
Tốc độ trung bình của N2 là:
\({v_{{N_2}}} = \sqrt {\frac{{3RT}}{M}} = \sqrt {\frac{{3.8,31.(20 + 273)}}{{0,028}}} \approx 510(m/s)\)