Решение. Масса одной молекулы воды

Масса одной молекулы воды

(кг).

Объем капли ; масса капли . Число молекул в капле

Благодаря тепловому движению каждая молекула обладает определенной кинетической энергией. Однако, информация о величине кинетической энергии отдельно взятой молекулы из общего числа 10²³ или 10²⁵ вряд ли может представлять интерес. Гораздо удобнее работать со значением кинетической энергии, усредненной по всем молекулам, образующим данное тело. Макроскопической[4] величиной, характеризующей среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул, является температура (или абсолютная температура) Т. В СИ температура измеряется в кельвинах[5] (К). Абсолютная температура Т связана с температурой t, измеренной в градусах Цельсия[6], соотношением .

Л. Больцман[7] доказал, что среднюю кинетическую энергию Е ₀ поступательного движения молекулы тела, имеющего температуру T, можно найти как

, (1.4)

где m ₀ – масса молекулы, v_кв – среднеквадратичная скорость молекул тела, Дж/К – постоянная Больцмана. Из формулы (1.4) получим следующее выражение для среднеквадратичной скорости молекул:

, (1.5)

где Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная. Расчеты по формуле (1.5) показывают, что скорости теплового движения молекул весьма велики. Например, среднеквадратичная скорость молекул кислорода при нормальных условиях (температура 273 К и давление 101 кПа) равна приблизительно 460 м/с.