Какой газ (кислород, азот или водород), присутствующий в воздухе комнаты, имеет наибольшую среднюю энергию молекулы

Согласно физическим законам, средняя энергия молекулы, связанная с поступательным движением, зависит от массы молекулы и их скорости. Чтобы определить, какой газ имеет наибольшую среднюю энергию молекулы, нам нужно рассмотреть массу и скорость молекул каждого из газов.

Масса молекулы кислорода (O2) равна примерно 32 атомным единицам массы (u). Масса молекулы азота (N2) равна примерно 28 u, а масса молекулы водорода (H2) равна около 2 u.

Теперь давайте посмотрим на скорости молекул каждого газа. Воздух в комнате в среднем имеет температуру около 25 градусов Цельсия, что приближенно соответствует 298 Кельвинам. Из статистической физики мы знаем, что средняя скорость молекул газа пропорциональна квадратному корню из их средней кинетической энергии.

Теперь рассмотрим формулу для средней кинетической энергии:

\[ KE = \frac{1}{2} m v^2 \]

где KE - средняя кинетическая энергия молекулы, m - масса молекулы и v - скорость молекулы.

Учитывая, что средняя кинетическая энергия молекул всех газов одинакова, мы можем сравнить их по массе и скорости.

В итоге, сравнивая массу молекул и учитывая, что средняя кинетическая энергия молекул одинакова для всех газов, мы можем сделать вывод, что газ с наименьшей массой имеет наибольшую среднюю энергию молекулы. Таким образом, водород (H2) имеет наибольшую среднюю энергию молекулы, связанную с поступательным движением, из предложенных вариантов ответа.

Правильный ответ: 3) водород.