Визначити внутрішню енергію кисню масою m= 20 г за температури t= 10°С, яка припадає на поступальну та обертальну форми руху

Внутрішня енергія кисню може бути розкладена на внутрішню енергію поступального руху та внутрішню енергію обертального руху. Давайте розрахуємо ці дві компоненти окремо.

1. Внутрішня енергія поступального руху:
Внутрішня енергія поступального руху молекули може бути визначена за формулою:
E_post = (3/2) * k * T,

де E_post - внутрішня енергія поступального руху,
k - стала Больцмана (k ≈ 1.38 * 10^(-23) J/K),
T - температура в кельвінах.

У нашому випадку, температура t = 10 °C = 10 + 273.15 K = 283.15 K.

E_post = (3/2) * (1.38 * 10^(-23) J/K) * (283.15 K)
≈ 5.55 * 10^(-21) J.

2. Внутрішня енергія обертального руху:
Внутрішня енергія обертального руху може бути визначена за формулою:
E_rot = (2/2) * k * T,

де E_rot - внутрішня енергія обертального руху.

Зауважте, що для двохатомного газу, такого як кисень, внутрішня енергія обертального руху відсутня, оскільки він не має обертального ступеня свободи. Тому внутрішня енергія обертального руху для кисню становить нуль.

Таким чином, загальна внутрішня енергія кисню буде рівна сумі внутрішньої енергії поступального руху:
E_total = E_post ≈ 5.55 * 10^(-21) J.

Отже, внутрішня енергія кисню масою 20 г за температури 10 °C, яка припадає на поступальну та обертальну форми руху, становить близько 5.55 * 10^(-21) J.