1. Концентрация молекул в третьем сосуде может быть найдена с помощью формулы концентрации‚ которая определяется как количество вещества‚ деленное на объем сосуда. В данном случае‚ количество вещества равно массе гелия‚ поделенной на молярную массу гелия. Масса гелия составляет 2 г‚ а молярная масса гелия равна 4 г/моль. Таким образом‚ количество вещества гелия составляет 0.5 моль. Поскольку объем третьего сосуда равен 3V‚ то концентрация молекул в третьем сосуде равна 0.5 моль/(3V).
2. Объем третьего сосуда равен 3V.
3. Средняя скорость теплового движения молекул в третьем сосуде может быть определена с использованием формулы скорости теплового движения‚ которая равна квадратному корню из средней кинетической энергии молекул‚ деленной на массу молекулы. Поскольку средние кинетические энергии газа в сосудах 1‚ 2 и 3 одинаковы‚ то средняя скорость теплового движения молекул в третьем сосуде также равна средней скорости теплового движения молекул в первом и втором сосудах.
4. Чтобы давление во втором сосуде стало равным p1‚ средняя кинетическая энергия молекул во втором сосуде должна измениться таким образом‚ чтобы столбец газа во втором сосуде мог поддерживать такое же давление как в первом сосуде. Поскольку столбец газа во втором сосуде состоит из молекул кислорода с массой 16 г‚ чтобы изменить среднюю кинетическую энергию молекул и достичь такого же давления‚ необходимо изменить массу молекул. Из уравнения идеального газа‚ pV nRT‚ где p ⎼ давление‚ V ⎯ объем‚ n ⎯ количество вещества‚ R ⎯ универсальная газовая постоянная и T ⎼ температура‚ можно сделать вывод‚ что пV/T константа для данного количества вещества. Из этого уравнения следует‚ что средние кинетические энергии молекул пропорциональны квадратному корню из их массы. Для изменения средней кинетической энергии молекул во втором сосуде‚ достаточно изменить массу молекул кислорода‚ сохраняя при этом количество вещества и давление.
5. Давление газа в третьем сосуде можно определить используя уравнение идеального газа‚ pV nRT‚ где p ⎼ давление‚ V ⎼ объем‚ n ⎼ количество вещества‚ R ⎯ универсальная газовая постоянная и T ⎼ температура. Поскольку средние кинетические энергии газа в сосудах 1‚ 2 и 3 одинаковы‚ то значение T также будет одинаковым для всех сосудов. Для определения давления газа в третьем сосуде необходимо знать количество вещества газа и объем сосуда. Количество вещества гелия в третьем сосуде равно 0.5 моль‚ а объем сосуда равен 3V. Подставляя эти значения в уравнение идеального газа‚ можно определить давление газа в третьем сосуде.