Какова температура кислорода (O2) в металлическом баллоне объёмом 0.4 м³, если масса пустого балона составляет 80 кг, масса заправленного балона — 100 кг, а давление газа в баллоне равно 5 атмосфер?

Физика 11 класс Газовые законы температура кислорода металлический баллон объём 0.4 м³ масса пустого баллона масса заправленного баллона давление газа 5 атмосфер физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа, которое записывается в следующем виде:

P * V = n * R * T

Где:

• P — давление газа (в паскалях);
• V — объём газа (в кубических метрах);
• n — число молей газа;
• R — универсальная газовая постоянная (приблизительно 8.31 Дж/(моль·К));
• T — температура газа (в кельвинах).

Теперь давайте разберем шаги для нахождения температуры кислорода в баллоне:

1. Определим массу кислорода:

Масса заправленного баллона составляет 100 кг, а масса пустого баллона — 80 кг. Таким образом, масса кислорода в баллоне равна:

m = 100 кг - 80 кг = 20 кг

2. Вычислим число молей кислорода:

Молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль, что соответствует 0.032 кг/моль. Теперь мы можем найти число молей:

n = m / M = 20 кг / 0.032 кг/моль = 625 моль

3. Переведем давление в паскали:

Давление в баллоне равно 5 атмосфер. Чтобы перевести его в паскали, используем следующее соотношение:

1 атмосфера = 101325 Па

Таким образом, давление в паскалях будет:

P = 5 * 101325 Па = 506625 Па

4. Подставим известные значения в уравнение состояния:

Теперь мы можем подставить значения в уравнение состояния идеального газа:

506625 Па * 0.4 м³ = 625 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * T

5. Решим уравнение для T:

Сначала посчитаем левую часть уравнения:

506625 * 0.4 = 202650

Теперь подставим это значение в уравнение:

202650 = 625 * 8.31 * T

Теперь вычислим правую часть:

625 * 8.31 = 5193.75

Теперь подставим это значение:

202650 = 5193.75 * T

Теперь решим для T:

T = 202650 / 5193.75 ≈ 39.0 K

Ответ: Температура кислорода в металлическом баллоне составляет примерно 39.0 К.