Температура некоторой массы воды повышается на 4°С. Определи, на сколько увеличивается энергия одной молекулы воды. Молярная масса воды равна 18 г/моль, её удельная теплоёмкость — 4200 Дж/(кг·°С), значение числа Авогадро равно NA=6,02⋅1023. (Проведи вычисление с точностью до указанной в ответе степени. В ответе укажи только множитель перед этой степенью, округлённый до тысячных).

ответ:
·10−21 Дж.

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать формулу для расчёта энергии одной молекулы:

E = (3/2) * k * T

где E - энергия одной молекулы, k - постоянная Больцмана, T - температура в Кельвинах.

Сначала нужно перевести изменение температуры из градусов Цельсия в Кельвины:

ΔT = 4 К

Затем, нужно найти энергию для одной молекулы при этом изменении температуры. В этом случае, мы будем использовать соотношение между энергией одной молекулы и удельной теплоёмкостью:

E = (m/M) * c * ΔT

где m - масса одной молекулы, M - молярная масса воды, c - удельная теплоемкость воды в Дж/(кг·°С), ΔT - изменение температуры в Кельвинах.

Масса одной молекулы можно получить, разделив молярную массу на число Авогадро:

m = M/NA

Теперь можем подставить значения в формулу:

E = ((M/NA)/M) * c * ΔT
E = (1/NA) * c * ΔT

Далее нужно просто выразить полученное выражение в научно-экспоненциальной записи, округлив результат до тысячных.

E = 1.782 * 10^-21 Дж