Как можно выяснить концентрацию молекул водяного пара под крышкой парочного котла, если температура составляет 95 градусов, а давление равно 50 кПа?

Физика 9 класс Термодинамика концентрация молекул водяной пар парочный котел температура 95 градусов давление 50 кПа физика 9 класс Новый

Чтобы выяснить концентрацию молекул водяного пара под крышкой парочного котла при заданной температуре и давлении, необходимо использовать уравнение состояния идеального газа. Давайте разберем шаги решения этой задачи.

Шаг 1: Определение необходимых данных

• Температура (T) = 95 градусов Цельсия
• Давление (P) = 50 кПа

Шаг 2: Приведение температуры к абсолютной шкале

Температура в уравнении состояния газа должна быть в кельвинах. Для этого нужно прибавить 273,15 к температуре в градусах Цельсия:

• T(K) = 95 + 273,15 = 368,15 K

Шаг 3: Применение уравнения состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа выглядит следующим образом:

P * V = n * R * T

где:

• P - давление (в паскалях)
• V - объем (в кубических метрах)
• n - количество вещества (в молях)
• R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К))
• T - температура (в кельвинах)

Шаг 4: Перевод давления в паскали

Давление в кПа нужно перевести в паскали:

• P = 50 кПа = 50 000 Па

Шаг 5: Выражение количества вещества

Из уравнения состояния можно выразить количество вещества (n):

n = (P * V) / (R * T)

Шаг 6: Определение объема

Для нахождения концентрации молекул, нам нужно знать объем (V). Если объем не известен, мы можем рассматривать его как единицу (1 м³) для упрощения расчетов. Таким образом, n будет в молях на кубический метр.

Шаг 7: Подстановка значений

Теперь подставим все известные значения в формулу:

n = (50 000 * 1) / (8,31 * 368,15)

Шаг 8: Вычисление количества вещества

Теперь, выполнив вычисления:

• n ≈ 16,4 моль

Шаг 9: Определение концентрации молекул

Концентрация молекул (C) определяется как количество вещества на единицу объема:

C = n / V

Если V = 1 м³, то:

C = 16,4 моль/м³

Шаг 10: Перевод в молекулы

Чтобы перевести моли в молекулы, используем число Авогадро (NA ≈ 6,022 × 10²³ молекул/моль):

Концентрация молекул = C * NA

Концентрация молекул ≈ 16,4 * 6,022 × 10²³ ≈ 9,87 × 10²⁴ молекул/м³

Таким образом, концентрация молекул водяного пара под крышкой парочного котла при температуре 95 градусов и давлении 50 кПа составляет примерно 9,87 × 10²⁴ молекул/м³.