Каковы ответы на следующие вопросы по физике, если углекислый газ занимает объем V=100 мм³ и находится при температуре t=7°C, а его плотность составляет 2 кг/м³: 1) Какое число молекул содержится в данном объеме? 2) Какова масса одной молекулы углекислого газа? 3) Какое давление оказывает газ?
ФизикаКолледжГазовые законыфизика 12 классуглекислый газобъем V=100 мм³температура t=7°Cплотность 2 кг/м³число молекулмасса одной молекулыдавление газамолекулы углекислого газафизические свойства газарасчеты по физикегазовые законыИдеальный газмолярная масса углекислого газа
Чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно использовать несколько физических законов и формул. Давайте разберем каждый вопрос по порядку.
Для начала, нам нужно найти массу углекислого газа в данном объеме. Используем формулу для плотности:
ρ = m / V
где ρ — плотность, m — масса, V — объем.
Плотность ρ = 2 кг/м³, объем V = 100 мм³ = 100 * 10⁻⁹ м³ (так как 1 мм³ = 10⁻⁹ м³).
Отсюда масса m = ρ * V = 2 кг/м³ * 100 * 10⁻⁹ м³ = 2 * 10⁻⁷ кг.
Теперь найдем количество молекул, используя молярную массу углекислого газа (CO₂),которая составляет 44 г/моль или 0.044 кг/моль.
Количество вещества n = m / M, где M — молярная масса.
n = 2 * 10⁻⁷ кг / 0.044 кг/моль ≈ 4.545 * 10⁻⁶ моль.
Число молекул N можно найти, умножив количество вещества на число Авогадро (NA ≈ 6.022 * 10²³ моль⁻¹):
N = n * NA ≈ 4.545 * 10⁻⁶ моль * 6.022 * 10²³ моль⁻¹ ≈ 2.73 * 10¹⁸ молекул.
Масса одной молекулы m₀ можно найти, разделив молярную массу на число Авогадро:
m₀ = M / NA = 0.044 кг/моль / 6.022 * 10²³ моль⁻¹ ≈ 7.31 * 10⁻²⁶ кг.
Для нахождения давления используем уравнение состояния идеального газа:
pV = nRT
где p — давление, V — объем, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К)),T — температура в Кельвинах.
Сначала переведем температуру в Кельвины: T = t + 273.15 = 7 + 273.15 = 280.15 К.
Теперь можем найти давление:
p = nRT / V = (4.545 * 10⁻⁶ моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 280.15 К) / (100 * 10⁻⁹ м³) ≈ 105.7 Па.
Таким образом, мы нашли все необходимые значения для данного условия задачи.