Ответ:

Для решения задачи необходимо воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

где P – давление газа, V – его объем, n – количество вещества газа, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура газа.

Молекулярная масса газа:

m = (PV)/(nRT) = (2 атм * 10 л) / (2 * 10^25 м^-3 * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К) ≈ 28 г/моль

Масса молекулы:

m_mol = m/N_A = 28 г/моль / 6,02 * 10^23 моль^-1 ≈ 4,65 * 10^-23 г

Количество вещества газа:

n = PV/(RT) = (2 атм * 10 л) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К) ≈ 0,96 моль

Масса газа:

m_gas = n * m = 0,96 моль * 28 г/моль ≈ 27 г

Количество молекул:

N = n * N_A = 0,96 моль * 6,02 * 10^23 моль^-1 ≈ 5,79 * 10^23 молекул

Плотность газа:

ρ = m_gas / V = 27 г / 10 л ≈ 2,7 г/л

Средняя квадратичная скорость молекул:

v = sqrt(3RT/m) = sqrt(3 * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К / 28 г/моль) ≈ 451 м/с

Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул:

E = (3/2)kT = (3/2) * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К ≈ 32,3 Дж/моль