Определите средний свободный пробег молекул углекислого газа при нормальных условиях.

Средний свободный пробег молекул газа можно определить с помощью газовой теории Кнудсена. Для этого нам известно, что средняя длина свободного пробега (λ) газовых молекул связана с объемом (V) и числом молекул (N) в единице объема следующим образом:

λ = V/N

Для газа при нормальных условиях (давление 1 атмосфера, температура 273 К) мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = NkT

где P — давление газа, k — постоянная Больцмана, T — температура в кельвинах.

После преобразований получим:

N/V = P/kT

Таким образом, средний свободный пробег молекул газа будет равен:

λ = kT / (√2 * π * d^2 * P)

где d — средний диаметр молекулы газа.

Для углекислого газа с молекулярным диаметром примерно 0,33 нм (3,3 * 10^(-10) м) при нормальных условиях (P = 1 атм, T = 273 К) можно вычислить средний свободный пробег молекул углекислого газа. Он будет примерно равен 68 нм (6,8 * 10^(-8) м) или 0,68 мкм (микрометров).