Чтобы определить объем идеального газа при заданной температуре, давлении и массе, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление в паскалях (Па),
- \( V \) — объем в кубических метрах (м³),
- \( n \) — количество вещества в молях,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная (\( R \approx 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \)),
- \( T \) — температура в кельвинах (К).
Шаг 1: Перевести температуру в Кельвины
Температура в кельвинах: \[ T = 127 \, \text{°C} + 273.15 = 400.15 \, \text{K} \]
Шаг 2: Найти количество вещества (n)
Количество вещества \( n \) можно рассчитать, зная массу газа и его молярную массу: \[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( m = 500 \, \text{г} = 0.5 \, \text{кг} \) (переведем граммы в килограммы),
- \( M = 0.08 \, \text{кг/моль} \).
Теперь подставим значения: \[ n = \frac{0.5 \, \text{кг}}{0.08 \, \text{кг/моль}} = 6.25 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Подставить данные в уравнение состояния идеального газа
Теперь можем подставить все известные данные в уравнение:
\[ P = 7 \times 10^8 \, \text{Па} \] \[ R = 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \] \[ T = 400.15 \, \text{K} \] \[ n = 6.25 \, \text{моль} \]
Теперь вычислим объем \( V \): \[ V = \frac{nRT}{P} \] \[ V = \frac{6.25 \, \text{моль} \times 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \times 400.15 \, \text{K}}{7 \times 10^8 \, \text{Па}} \]
Шаг 4: Подсчет
Теперь подставим все числа в формулу и посчитаем: \[ V = \frac{6.25 \times 8.314 \times 400.15}{7 \times 10^8} \] \[ V \approx \frac{20981.78}{7 \times 10^8} \] \[ V \approx 0.0000299983 \, \text{м}^3 \] Чтобы привести его к более привычной единице измерения (литры): 1 м³ = 1000 л, следовательно: \[ V \approx 0.0000299983 \, \text{м}^3 \times 1000 \approx 0.0299983 \, \text{л} \]
Таким образом, объем идеального газа при заданных условиях составляет примерно 0.030 л.