Для решения этой задачи нужно воспользоваться уравнением состояния идеального газа и относительными молекулярными массами газов.
Молярные массы:
- Молярная масса азота (N₂) составляет примерно 28 г/моль.
- Молярная масса аргона (Ar) составляет примерно 40 г/моль.
Отношение масс: Если газовый баллон заполнен азотом и масса его содержимого составляет 9% от общей массы, это означает, что: \[ m_{\text{N₂}} = 0.09 \cdot M_{\text{баллон}} \] где \( m_{\text{N₂}} \) — масса азота, а \( M_{\text{баллон}} \) — общая масса баллона.
При том же давлении и температуре, по закону Бойля-Мариотта можем сказать, что объем и количество вещества газа в баллоне одни и те же. Поскольку идеальные газы ведут себя одинаково при одинаковых условиях, мы можем использовать соотношение масс.
Выразим массу аргону: Для аргону: \[ m_{\text{Ar}} = m_{\text{N₂}} \cdot \frac{M_{\text{Ar}}}{M_{\text{N₂}}} = (0.09 \cdot M_{\text{баллон}}) \cdot \frac{40}{28} \]
Вычислим: \[ m_{\text{Ar}} = 0.09 \cdot M_{\text{баллон}} \cdot \frac{40}{28} \approx 0.09 \cdot M_{\text{баллон}} \cdot 1.4286 \approx 0.1286 \cdot M_{\text{баллон}} \]
Теперь найдем, какую часть от общей массы составит масса газа: \[ \frac{m_{\text{Ar}}}{M_{\text{баллон}}} \cdot 100\% = 0.1286 \cdot 100\% \approx 12.86\% \]
Таким образом, масса газа, если баллон заполнить аргоном при тех же условиях, составит примерно 12.86% от общей массы. Округляя, получаем 13%.
Ответ: масса газа при заполнении баллона аргоном составит 13% от общей массы.
