Масса молекулы водорода (H₂) равна примерно 2,016 атомных единиц массы (а.е.м.), или 2,016 г/моль. Это значение основывается на том, что масса одного атома водорода приблизительно равна 1 а.е.м., и так как молекула водорода состоит из двух атомов, учитывается удвоение массы.
Чтобы определить объем баллона, используем уравнение состояния идеального газа:
[ PV = nRT ]
где:
- ( P ) — давление (в Паскалях),
- ( V ) — объем (в кубических метрах),
- ( n ) — количество вещества (в молях),
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
- ( T ) — температура (в Кельвинах).
Сперва преобразуем температуру из градусов Цельсия в Кельвины:
[ T = 47 + 273,15 = 320,15 , К ]
Теперь найдем количество вещества ( n ):
[ n = \frac{m}{M} = \frac{3 , \text{кг}}{16 \times 10^{-3} , \text{кг/моль}} = 187,5 , \text{моль} ]
Теперь подставим известные значения в уравнение состояния газа. Давление ( P = 8 \times 10^5 , \text{Па} ):
[ 8 \times 10^5 , V = 187,5 \times 8,314 \times 320,15 ]
Теперь вычислим правую часть уравнения:
[ 187,5 \times 8,314 \times 320,15 \approx 4981539,75 , \text{Дж} ]
Теперь найдем объем ( V ):
[ V = \frac{4981539,75}{8 \times 10^5} \approx 6,226 , \text{м}^3 ]
Таким образом, объем баллона составляет примерно ( 6,226 , \text{м}^3 ).