Какое количество водорода выделилось из баллона объемом V = 10 л, в котором водород находился при температуре t = 20° С и давлении P = 10 Па, если при полном сгорании оставшегося водорода было образовано m = 50 г воды?

Физика Колледж Газовые законы и уравнение состояния идеального газа количество водорода баллон объемом 10 л температура 20° С давление 10 Па сгорание водорода образование воды физика 12 класс Новый

Для решения задачи нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа и информацию о реакции сгорания водорода.

1. Определим количество вещества воды, образовавшейся при сгорании водорода.

• Молярная масса воды (H2O) составляет примерно 18 г/моль.
• Количество вещества воды можно найти по формуле: n(H2O) = m / M, где m - масса воды, M - молярная масса.
• Подставляем значения: n(H2O) = 50 г / 18 г/моль ≈ 2.78 моль.

2. Определим количество вещества водорода, необходимого для образования этого количества воды.

• По уравнению реакции сгорания водорода: 2H2 + O2 → 2H2O видно, что 2 моль водорода образуют 2 моль воды.
• Следовательно, 1 моль водорода образует 1 моль воды.
• Таким образом, количество водорода, необходимое для образования 2.78 моль воды, также составляет 2.78 моль.

3. Теперь рассчитаем объем водорода, который был в баллоне, используя уравнение состояния идеального газа.

• Уравнение состояния идеального газа имеет вид: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная (примерно 8.31 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.
• Температура в Кельвинах: T = 20°C + 273.15 = 293.15 K.
• Теперь подставим известные значения в уравнение. Мы знаем, что n = 2.78 моль, P = 10 Па, R = 8.31 Дж/(моль·К):

10 Па * V = 2.78 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 293.15 K

4. Решим это уравнение относительно V:

• V = (2.78 * 8.31 * 293.15) / 10.
• V ≈ 64.2 м³.

5. Теперь мы видим, что объем водорода, который выделился, составляет 64.2 м³. Однако, это значение значительно больше объема баллона (10 л = 0.01 м³).

Таким образом, мы можем сделать вывод, что при данных условиях в баллоне не могло поместиться такое количество водорода. Это указывает на то, что баллон был не в состоянии удерживать весь выделившийся водород при данных температуре и давлении.

В итоге, количество водорода, которое выделилось из баллона, не может быть определено точно, так как оно превышает объем самого баллона.