Средняя кинетическая энергия вращательного движения молекулы азота N2 равна

Предмет: Физика
Раздел: Молекулярная физика, термодинамика (кинетическая теория газов)

Задание: Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекулы азота ( N_2 ).

Теоретическая база:

Молекула азота ( N_2 ) — это двухатомная молекула. В кинетической теории газов для двухатомных молекул учитываются следующие степени свободы:

• 3 поступательных (движение в пространстве)
• 2 вращательных (вокруг осей, перпендикулярных оси молекулы)
• 1 колебательная (при высоких температурах, но при обычных температурах колебательная энергия не возбуждается и не учитывается)

Таким образом, средняя кинетическая энергия вращательного движения двухатомной молекулы (в термодинамическом равновесии) определяется по формуле:

 E_{\text{rot}} = \frac{f}{2}kT 

где:

• f = 2 — число вращательных степеней свободы для двухатомной молекулы
• k — постоянная Больцмана: k = 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К}
• T — абсолютная температура в кельвинах (К)

Следовательно, средняя кинетическая энергия вращательного движения:

 E_{\text{rot}} = \frac{2}{2}kT = kT 

Ответ:

Средняя кинетическая энергия вращательного движения молекулы азота N_2 равна:

 E_{\text{rot}} = kT 

где k = 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К}, а T — температура газа в Кельвинах.

Если дана конкретная температура, например, T = 300 \, \text{K}, то:

 E_{\text{rot}} = 1.38 \times 10^{-23} \cdot 300 = 4.14 \times 10^{-21} \, \text{Дж} 

Если у тебя есть конкретная температура, укажи её, и я подставлю в формулу.