Определите суммарный заряд всех электронов, содержащихся в капле воды массой m = 2, 0г

Задача: определить суммарный заряд всех электронов в капле воды массой m = 2,0 г.

Ключевые данные и предположения

• Каждый молекула воды H2O состоит из 10 электронов (O: 8, H: 1+1 = 2 → всего 10 электронов).
• Молярная масса воды M(H2O) ≈ 18,015 г/моль.
• число Авогадро NA ≈ 6,022×10^23 молекул/моль.
• элементарный заряд e ≈ 1,602×10^-19 Кулон.
• Суммарный заряд всех электронов отрицателен: Q = -N_e e.

Пошаговое решение

1. Найдём число молей воды в капле: n = m / M = 2,0 г / 18,015 г/моль ≈ 0,111 моль.

2. Найдём число молекул воды в капле: N_mol = n × NA ≈ 0,111 × 6,022×10^23 ≈ 6,69×10^22 молекул.

3. Найдём общее число электронов во всех молекулах: N_e = (число электронов на молекулу) × N_mol = 10 × 6,69×10^22 ≈ 6,69×10^23 электронов.

4. Найдём суммарный заряд электронов: Q_e = - N_e × e ≈ - (6,69×10^23) × (1,60×10^-19 C) ≈ -1,07×10^5 C.

Ответ

• Суммарный заряд всех электронов в капле массой 2,0 г примерно equal to -1,1×10^5 Кулон (маяка — отрицательный знак, так как заряд электрона отрицателен).

Замечание

• Сам по себе заряд капли как целого нейтрален (число протонов равно числу электронов в молекулах воды), поэтому суммарный заряд всех электронов равен по модулю примерно 1.1×10^5 C, но знак противоположен заряду протонов.