Для решения задачи используем формулу Максвелла-Больцмана для средней кинетической энергии молекул:
1/2 m v^2 = 3/2 kT
где m - масса молекулы, v - средняя скорость молекул, k - постоянная Больцмана, T - температура в кельвинах.
Для азота N2: 1/2 m_N v_N^2 = 3/2 k T
Для кислорода O2: 1/2 m_O v_O^2 = 3/2 k T
Так как отличие в скорости молекул равно 33 м/с, то:
v_N = v_O + 33 м/с
Подставим полученные выражения в формулы:
1/2 m_N (v_O + 33)^2 = 3/2 k T
1/2 m_O v_O^2 = 3/2 k T
Разделим эти уравнения, чтобы избавиться от m_N и m_O:
((3/2 k T) / (1/2 m_O v_O^2)) = ((3/2 k T) / (1/2 m_N (v_O + 33)^2))
Упростим и приведем к виду:
(m_O v_O^2) / (m_N (v_O + 33)^2) = 1
Теперь у нас есть уравнение, в котором участвуют только известные нам величины. Массы молекул можно найти в таблице химических элементов: m_N = 28 единиц массы, m_O = 32 единицы массы.
Подставим их в уравнение:
(32 * v_O^2) / (28 * (v_O + 33)^2) = 1
Решив это уравнение, получим значение скорости молекул кислорода O2. Далее, подставив полученную скорость обратно в одно из изначальных уравнений, найдем температуру в кельвинах.
V = sqrt(3RT/μ). Решаем уравнение: V1 - V2 = 33 (м/с): sqrt(3*8.31*T/0.028) - sqrt(3*8.31*T/0.032) = 33. Его корень (на компьютере): Т = 293,2 К. Ответ: Т = 293,2 К.
Ответ дайте в кельвинах c точностью до трёх значащих цифр.