Расчёт числа молекул воды в объёме
Мне нужно решить задачу на русском языке. Сначала я предположу, что плотность воды составляет примерно 1 г/см³, а число Авогадро — примерно 6.02e23. Для объёма 50 мм³ я переведу его в см³, что равно 0.05 см³. Используя плотность, я нахожу массу 0.05 г. Молярная масса воды равна 18 г/моль, что даёт примерно 2.777e-3 моль, или около 1.67e21 молекул. Я объясню решение, предполагая стандартные константы.
Расчёт числа молекул воды в капле
Я могу выполнить расчёт в единицах SI: 50 мм³ соответствует 5e-8 м³. Так как плотность составляет примерно 1000 кг/м³, масса равна 5e-5 кг, или 0.05 г. Ответ должен начинаться с краткого утверждения, например: «В капле содержится примерно 1.7×10^21 молекул». Затем я могу добавить следующую строку с вопросом: «Почему молярная масса воды равна 18 г/моль?» Это может способствовать дальнейшему пониманию, не перегружая ответ. Я также уточню соотношение атомных масс: для H2O молекулярная масса равна 18 г/моль.
Ответ: в капле содержится примерно
\[
\boxed{1{,}7\cdot 10^{21}}
\]
молекул воды.
Решение
Переведём объём: \[ 50\ \text{мм}^3=0{,}05\ \text{см}^3. \]
Плотность воды примерно равна \(1\ \text{г/см}^3\), поэтому масса капли: \[ m=\rho V=1\cdot0{,}05=0{,}05\ \text{г}. \]
Масса молекулы воды состоит из масс двух атомов водорода и одного атома кислорода: \[ m(\mathrm{H_2O})=2m_{\mathrm H}+m_{\mathrm O} =2m_{\mathrm H}+16m_{\mathrm H}=18m_{\mathrm H}. \]
Значит, молярная масса воды: \[ M(\mathrm{H_2O})=18\ \text{г/моль}. \]
Найдём количество вещества: \[ \nu=\frac{m}{M}=\frac{0{,}05}{18}\approx2{,}78\cdot10^{-3}\ \text{моль}. \]
Используем постоянную Авогадро \(N_A\approx6{,}02\cdot10^{23}\ \text{моль}^{-1}\): \[ N=\nu N_A =2{,}78\cdot10^{-3}\cdot6{,}02\cdot10^{23} \approx1{,}67\cdot10^{21}. \]
Проверка: объём очень маленький, поэтому масса капли \(0{,}05\) г, а число молекул порядка \(10^{21}\), что соответствует величине результата.