В колбе объемом 1,2 л содержится 3*10²² атомов гелия. Какова средняя кинетическая энергия каждого атома, если давление газа в колбе 10⁵ Па?

Для решения задачи можно использовать формулу идеального газа:

PV = NkT,

где P - давление газа, V - объем колбы, N - количество молекул газа, k - постоянная Больцмана, T - температура газа.

Выразим отсюда среднюю кинетическую энергию атома гелия:

E = (3/2)kT,

где коэффициент (3/2) соответствует средней кинетической энергии одного атома в трехмерном пространстве.

Перейдем к численным значениям:

V = 1,2 л = 0,0012 м3

N = 3*1022

P = 105 Па

k = 1,38*10^-23 Дж/К

Выразим отсюда температуру:

T = PV/Nk = (105 Па)*(0,0012 м3)/(3*1022)*(1,38*10^-23 Дж/К) = 101,7 К

Теперь можем вычислить среднюю кинетическую энергию одного атома:

E = (3/2)kT = (3/2)*(1,38*10^-23 Дж/К)*(101,7 К) = 3,14*10^-21 Дж

Ответ: средняя кинетическая энергия каждого атома гелия в колбе равна 3,14*10^-21 Дж.