Определите плотность азота при температуре 60°С и давлении 2×10⁵Па

Чтобы определить плотность азота (N₂) при заданных условиях, можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где:

• \( P \) — давление (в паскалях),
• \( V \) — объем (в кубических метрах),
• \( n \) — количество вещества (в молях),
• \( R \) — универсальная газовая постоянная (примерно \( 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \)),
• \( T \) — температура (в кельвинах).

Для начала, нам нужно перевести температуру в кельвины:

\[ T(K) = 60°C + 273.15 = 333.15 \, K \]

Теперь подставим известные значения в уравнение. Мы можем выразить плотность (\( \rho \)) через количество вещества и объем:

\[ \rho = \frac{m}{V} = \frac{n \cdot M}{V} \]

где:

• \( m \) — масса газа,
• \( M \) — молярная масса азота (примерно \( 28 \, \text{г/моль} \) или \( 0.028 \, \text{кг/моль} \)).

Обычно уравнение состояния также можно записать в виде:

\[ \rho = \frac{PM}{RT} \]

Теперь подставим значения:

• \( P = 2 \times 10^5 \, \text{Па} \)
• \( M = 0.028 \, \text{кг/моль} \)
• \( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \)
• \( T = 333.15 \, K \)

Теперь рассчитаем плотность:

\[ \rho = \frac{(2 \times 10^5) \cdot 0.028}{8.314 \cdot 333.15} \]

Сначала найдем числитель:

\[ 2 \times 10^5 \cdot 0.028 = 5600 \]

Теперь найдемDenominator:

\[ 8.314 \cdot 333.15 \approx 2761.7 \]

Теперь разделим:

\[ \rho = \frac{5600}{2761.7} \approx 2.03 \, \text{кг/м³} \]

Итак, плотность азота при температуре 60°С и давлении 2×10⁵ Па составляет примерно \( 2.03 \, \text{кг/м³} \).