нужна помощь в решении задачи по физике срочно

Среднее число столкновений молекул за единицу времени можно вычислить так:
Предположим, что молекулы представляют из себя шары, радиуса r. Если их центры приблизятся друг к другу ра расстояние меньшее чем 2r, то они столкнутся.
Предположим что одно молекула движется, а все остальные стоят на месте. Пусть молекула движется вдоль траектории по прямой. За время t эта молекула пролетит расстояние L = U*t, где U - средняя скорость молекулы в газе. При t = 1c., L = U.
Представим себе циллиндр, радиусом 2r и длиной L, осью которого является траектория молекулы. Все молекулы, центры которых попадут в этот циллиндр, столкнутся с нашей молекулой.
Площадь поперечного сечения циллиндра S = 4тт*r^2
Объем цилиндра V = S*L = 4тт*U*r^2
Таким образом если подсчитать количество молекул в этом объеме, мы найдем среднее число столкновений молекул за 1 с. (среднее, т. к. мы скорость молекулы взяли среднюю) . Как это посчитать? Вспомним про концентрацию. Концентрация - это количество молекул, приходящееся на единицу объема. Обозначим ее n. Тогда количество молекул в произвольном объеме V будет равно: N = n*V
Таким образом среднее число столкновений молекул равно:
= n*V = 4тт*n*U*r^2
Т. к. мы решали задачу в представлении что движется лишь одна молекула, то это формула не совсем точна. Более детальный подсчет с учетом движения других молекул дает дополнительный коэффициент, равный корню из 2. Так что окончательно:
= 4*sqrt(2)*тт*n*U*r^2
Остается 3 вопроса:
1. Как найти концентрацию n
2. Чему равна средняя скорость молекул U
3. Чему равен радиус молекулы водорода r
1. Это самый простой вопрос. В 1 моле газа Na (число Авогадро) молекул. Находите молярную массу водорода m. Количество молей равно:
k = M/m
где M- масса водорода по условию.
Число молекул равно: N = k*Na
Концентрация равна:
n = N/V = k*Na/V = M*Na/m*V
2. Средняя скорость молекул вычисляется с помощью распределения Максвелла. Она равна:
U = sqrt(8RT/m)
где m - молярная масса газа.
Средняя скорость зависит от температуры. А температуры в условии нет - но с этим я ничего не могу поделать. Либо Вы не полностью написали условие задачи, либо речь идет о нормальных условиях.
3. Эффективный диаметр молекулы водорода чаще всего считают равным примерно 2 Ангстрема.