Як визначити густину молекулярного азоту, який знаходиться в балоні під тиском 10 МПа при температурі 7ºС?

Тема: Густинa молекулярного азоту

Пояснение: Густинa (плотность) молекулярного азота можно определить, используя уравнение состояния идеального газа и оказавшись знания некоторых дополнительных параметров. Уравнение состояния идеального газа, также известное как уравнение Клапейрона, выглядит следующим образом:

PV = nRT,

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, а T - температура в Кельвинах.

В нашем случае, у нас имеется баллон с молекулярным азотом, который находится под давлением 10 МПа (мегапаскалей) при температуре 7ºС. Чтобы использовать уравнение состояния, нам необходимо перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины. Для этого мы добавим 273 к температуре в Цельсиях:

T(K) = T(°C) + 273.

Таким образом, температура в Кельвинах будет составлять:

T(K) = 7 + 273 = 280 К.

Теперь мы можем использовать уравнение Клапейрона, чтобы вычислить плотность молекулярного азота. Однако, для этого нам необходимо знать молярную массу молекулярного азота (в г/моль). Предположим, что молярная масса азота составляет 28 г/моль. Пусть x - густота молекулярного азота. Уравнение состояния газа можно переписать в следующей форме:

P = (m/V)RT,

где m - масса газа, а V - его объем. Учитывая, что густота молекулярного азота равна массе на единицу объема, уравнение примет вид:

P = xRT.

Подставляя значения в уравнение, мы сможем найти густоту молекулярного азота:

10 МПа = x * R * 280 K,

где R - универсальная газовая постоянная. Раскрывая R, получаем:

10 МПа = x * (8.31 Дж/(моль·К)) * 280 К.

Решая данное уравнение относительно x (густоты), мы найдем искомое значение густоты молекулярного азота.

Пример использования: Определите густоту молекулярного азота, находящегося в баллоне под давлением 10 МПа при температуре 7ºС.

Совет: При решении задачи, обязательно помните, что температура должна быть выражена в Кельвинах, а не в градусах Цельсия. Также, будьте внимательны при подстановке значений в уравнение состояния идеального газа.

Упражнение: Определите густоту кислорода, находящегося в цилиндре под давлением 15 атмосфер при температуре 25ºC. (Молярная масса кислорода составляет 32 г/моль)