Question

Під яким тиском знаходиться газоподібний водень масою 2г при температурі 0С у балоні об'ємом 10л?

Answer 1

Дано:
водород М = 0,002 кг/моль
m = 0,002 кг,
T = 273 K,
V = 0,01 м³.

На основе формулы Менделеева-Клапейрона находим:
p = (mRT)/(MV) = (0,002*8,31*273)/(0,002*0,01) =  4,53726/ 0,00002 = = 226863 Па.

Можно подойти к решению по другому.
Масса газа соответствует 1 молю.
При нормальном давлении (нормальными условиями (н.у.) считают температуру 0° С (273 K) и давление 1 атм (760 мм ртутного столба или 101 325 Па) газ должен занимать объём в 22,4 литра.
Тогда давление р = (22,4/10)*101325 =  226968 Па.
Небольшая разница в ответе из за округления значений газовых постоянных.

Answer 2

Для знаходження тиску газу, використовуємо ідеальний газовий закон:

$PV = nRT,$

де: $P$ - тиск газу, $V$ - об'єм газу, $n$ - кількість речовини газу (у молекулах), $R$ - універсальна газова стала (8.314 J/(mol·K)), $T$ - температура в абсолютних одиницях (Кельвінах).

По-перше, перетворимо температуру з Цельсія в Кельвіни:

$T_{\text{K}} = 0^{\circ}\text{C} + 273.15 = 273.15\text{ K}.$

По-друге, перетворимо масу водню в кількість речовини (у молекулах). Для цього знаходимо кількість молекул водню:

$n = \frac{\text{маса}}{\text{молярна маса}} = \frac{2\text{ g}}{2.016\text{ g/mol}} \approx 0.992\text{ mol}.$

Тепер, ми можемо знайти тиск:

$P = \frac{nRT}{V} = \frac{0.992\text{ mol} \times 8.314\text{ J/(mol·K)} \times 273.15\text{ K}}{10\text{ L}} \approx 224.35\text{ kPa}.$

Отже, газоподібний водень масою 2 г при температурі 0 °C у балоні об'ємом 10 л знаходиться під тиском приблизно 224.35 кПа.