Рішення завдання
Водень знаходиться в балоні об’ємом 150 літрів під тиском 2 атмосфери. Необхідно обчислити щільність газу, якщо відомо, що температура балона становить 300 К.
Перш ніж розпочинати рішення задачі, переведемо одиниці вимірювання тиску та об’єму в СІ:
P = 2 атм. = 2*101325 = 202650 Па;
V = 150*10-3 = 0,15 м3.
Для обчислення густини водню скористаємося наступним рівнянням:
P = ρ*R*T/M.
З нього отримуємо:
ρ = M*P/(R*T).
Молярную масу водню можна подивитися в періодичній таблиці Менделєєва. Вона дорівнює 2*10-3 кг/моль. Величина R дорівнює 8,314 Дж/(моль*К). Підставляючи ці значення і величини тиску, температури та об’єму з умови задачі, отримаємо наступну щільність водню в балоні:
ρ = 2*10-3*202650/(8,314*300) = 0,162 кг/м3.
Для порівняння зазначимо, щільність повітря становить приблизно 1,225 кг/м3 при тиску 1 атмосфера. Водень є менш щільним, так як його молярна маса значно менше такої для повітря (в 15 разів).
