Каково давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при 120С, если масса этого воздуха 2 кг?

Задача решается по идеальному газовому закону PV = nRT.

Данные и преобразования:

• Масса воздуха m = 2 кг.
• Объем баллона V = 20 л = 0,020 м³.
• Температура T = 120°C = 393,15 К.
• Молярная масса воздуха M ≈ 28,97 г/моль = 0,02897 кг/моль.
• Газовая постоянная R = 8,314 Дж/(моль·К).

1. Найдём число молей воздуха: n = m / M = 2 кг / 0,02897 кг/моль ≈ 69,1 моль.

2. Применим формулу P = nRT / V: P = 69,1 моль × 8,314 Дж/(моль·К) × 393,15 К / 0,020 м³ ≈ 11,3 × 10^6 Па = 11,3 МПа.

(aльтернатива, через моли и объём в литрах) P (atm) = nRT / V, где V = 20 л, R = 0,082057 L·atm/(mol·K): P ≈ 69,1 × 0,082057 × 393,15 / 20 ≈ 111–112 атм и в МПа: 111 atm × 0,101325 ≈ 11,3 MPa.

Итог: Порядок давления ≈ 11,3 МПа (≈ 112 атмосферы).

Примечание: Это расчет по идеальному газу. При реальных условиях воздух в баллоне может отклоняться от идеального поведения, особенно при больших давлениях, но задача требует именно такого приближённого решения.