Вопрос школьника
Сколько молекул находится внутри резинового шара объёмом 5,6 л (н. у.), заполненного водородом? Изменится ли ответ, если в условии задачи водород заменить на: а) азот; б) неизвестный газ; в) водопроводную воду?
Ответ от учителя
Для решения этой задачи необходимо использовать формулу идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молекул газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Н.у. означает нормальные условия, при которых давление равно 1 атмосфере, температура — 0 градусов Цельсия, а объем — 22,4 л.
Для водорода R = 8,31 Дж/(моль·К), а для других газов — соответствующие значения.
Таким образом, для водорода:
PV = nRT
1 атм * 5,6 л = n * 8,31 Дж/(моль·К) * 273 К
n = (1 атм * 5,6 л) / (8,31 Дж/(моль·К) * 273 К) = 0,224 моль
Чтобы найти количество молекул, необходимо умножить количество молей на число Авогадро (6,02 * 10^23 молекул/моль):
0,224 моль * 6,02 * 10^23 молекул/моль = 1,35 * 10^23 молекул
Ответ: внутри резинового шара объемом 5,6 л (н. у.), заполненного водородом, находится 1,35 * 10^23 молекул.
Если заменить водород на азот, то необходимо использовать соответствующее значение универсальной газовой постоянной для азота (R = 8,31 Дж/(моль·К)). Температура и давление остаются прежними. Таким образом, количество молекул азота внутри шара будет равно:
PV = nRT
1 атм * 5,6 л = n * 8,31 Дж/(моль·К) * 273 К
n = (1 атм * 5,6 л) / (8,31 Дж/(моль·К) * 273 К) = 0,224 моль
0,224 моль * 6,02 * 10^23 молекул/моль = 1,35 * 10^23 молекул
Ответ: внутри резинового шара объемом 5,6 л (н. у.), заполненного азотом, находится 1,35 * 10^23 молекул.
Если заменить водород на неизвестный газ, то необходимо знать его универсальную газовую постоянную, чтобы решить задачу. Если эта информация отсутствует, то ответ на вопрос невозможно дать.
Если заменить водород на водопроводную воду, то необходимо учитывать, что вода не является идеальным газом и не подчиняется формуле идеального газа. Поэтому решение задачи в этом случае невозможно.
