Для решения задачи о вычислении объёма метана (СН₄) при нормальных условиях, мы можем использовать закон идеального газа, который гласит:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление (атмосферное),
- \( V \) — объём газа,
- \( n \) — количество вещества в молях,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная,
- \( T \) — температура (К).
При нормальных условиях:
- Давление \( P = 1 \, \text{атм} \) (или 101.3 кПа),
- Температура \( T = 273.15 \, \text{K} \).
Шаг 1: Найдём количество вещества (моли) метана.
Сначала найдём молекулярную массу метана (СН₄):
- Масса углерода (C) = 12.01 г/моль,
- Масса водорода (H) = 1.008 г/моль.
Молекулярная масса метана: \[ M(CH₄) = 12.01 + (4 \times 1.008) = 12.01 + 4.032 = 16.042 \, \text{г/моль} \approx 16 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдём количество вещества \( n \) в 4 кг метана: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{4000 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} = 250 \, \text{моль} \]
Шаг 2: Используем формулу идеального газа для нахождения объёма.
При нормальных условиях, объём одного моля газа примерно равен 22.4 л (или 22.4 дм³).
Теперь можем найти объём: \[ V = n \times 22.4 \, \text{дм}^3/\text{моль} \] \[ V = 250 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{дм}^3/\text{моль} = 5600 \, \text{дм}^3 \]
Ответ
Объём метана при нормальных условиях составляет 5600 дм³.