чему равна внутренняя энергия водорода массой 120 г, находящегося при температуре 23°C
Для определения внутренней энергии водорода массой 120 г при температуре 23°C нужно рассмотреть свойства идеального газа и использованные формулы.
Шаг 1: Перевод температуры в Кельвины
Температура в градусах Цельсия:
\[ T_{°C} = 23°C \]
Перевод в Кельвины:
\[ T = T_{°C} + 273,15 = 23 + 273,15 = 296,15\,K \]
Шаг 2: Используем формулу для внутренней энергии идеального газа
Для однатомного газа (водород — H₂, молекулярный водород) внутренняя энергия \(U\) зависит только от температуры и равна:
\[ U = \frac{3}{2} nRT \]
где:
- \(n\) — количество молей газа,
- \(R = 8,314\, \text{Дж/(моль·К)}\) — универсальная газовая постоянная,
- \(T\) — температура в Кельвинах.
Шаг 3: Найти количество молей \(n\) водорода
Масса водорода:
\[ m = 120\,\text{г} = 0,120\,\text{кг} \]
Молярная масса водорода (H₂):
\[ M_{H_2} \approx 2\, \text{г/моль} = 0,002\, \text{кг/моль} \]
Количество молей:
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{0,120}{0,002} = 60\, \text{молей} \]
Шаг 4: Расчет внутренней энергии
Подставим значения:
\[ U = \frac{3}{2} \times 60 \times 8,314 \times 296,15 \]
Рассчитаем шаг за шагом:
- \( \frac{3}{2} \times 60 = 90 \)
- \( 8,314 \times 296,15 \approx 8,314 \times 296,15 \)
\[ \approx 8,314 \times 296,15 \approx 2462, \text{ Дж/моль} \] - Теперь: \( U = 90 \times 2462 \approx 221,580\, \textДж \)
Итог:
Внутренняя энергия водорода массой 120 г при 23°C примерно равна 222 кДж.
Если нужно более точное значение или объяснение, уточняйте!
