Какое давление воздуха в сосуде объемом 2 литра, если его масса составляет 1,2 * 10^2 кг, а температура равна 27 °С? Также, какова масса азота в этом сосуде, если молярная масса азота равна 0,028 кг/моль? (Учитывая, что R=8,31 Дж/моль-К)

Физика 11 класс Газовые законы давление воздуха сосуд объемом 2 литра масса 1,2 * 10^2 кг температура 27 °С масса азота молярная масса азота R=8,31 Дж/моль-К Новый

Для решения задачи мы будем использовать уравнение состояния идеального газа, которое записывается в виде:

PV = nRT

где:

• P - давление, которое мы ищем (в Паскалях);
• V - объем сосуда (в кубических метрах);
• n - количество вещества (в молях);
• R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К));
• T - температура (в Кельвинах).

1. Сначала преобразуем объем из литров в кубические метры:

V = 2 литра = 2 / 1000 = 0,002 м³

2. Далее, преобразуем температуру из градусов Цельсия в Кельвины:

T = 27 °C + 273,15 = 300,15 K

3. Теперь найдем количество вещества n. Мы знаем, что масса газа в сосуде составляет 1,2 * 10^2 кг (или 120 кг). Используем формулу:

n = m / M

где m - масса газа, M - молярная масса газа. В нашем случае, молярная масса азота равна 0,028 кг/моль.

4. Подставим значения в формулу:

n = 120 кг / 0,028 кг/моль ≈ 4285,71 моль

5. Теперь подставим все известные значения в уравнение состояния идеального газа:

P * 0,002 м³ = 4285,71 моль * 8,31 Дж/(моль·K) * 300,15 K

6. Вычислим правую часть уравнения:

4285,71 * 8,31 * 300,15 ≈ 106,66 * 10^6 Дж

7. Теперь найдем давление P:

P = (106,66 * 10^6 Дж) / 0,002 м³ ≈ 53,33 * 10^9 Па

Таким образом, давление воздуха в сосуде составляет примерно 53,33 * 10^9 Па.

8. Теперь найдем массу азота в сосуде:

Мы уже рассчитали, что количество вещества n равно 4285,71 моль. Теперь можем найти массу:

m = n * M

m = 4285,71 моль * 0,028 кг/моль ≈ 120 кг

Таким образом, масса азота в этом сосуде также составляет 120 кг.