Дано:
Плотность газа (ρ) = 2 кг/м^3
Давление (P) = 150 кПа = 150000 Па
Температура (T) = 27°C = 300 K
Найти:
Количество атомов гелия в 1 см^3 газовой смеси
Решение с расчетом:
Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT
Мы знаем, что плотность (ρ) связана с молярной массой (M) и постоянной газа (R) следующим образом: ρ = PM/RT
Выразим молярную массу (M): M = (ρ RT)/P = (2 кг/м^3 * 8.31 Дж/(моль*К) * 300 K) / 150000 Па = 0.04 кг/моль
Атомная масса гелия (m_He) = 4 г/моль
Атомная масса аргона (m_Ar) = 40 г/моль
Предположим, что в газовой смеси содержится только гелий и аргон.
Доля гелия (x_He) = 4/(4+40) = 1/11
Доля аргона (x_Ar) = 40/(4+40) = 10/11
Теперь найдем количество молей газа в 1 м^3 смеси:
n = ρ/M = 2 кг/м^3 / 0.04 кг/моль = 50 моль/м^3
Теперь найдем количество молей гелия в 1 м^3 смеси:
n_He = n * x_He = 50 моль/м^3 * 1/11 ≈ 4.55 моль/м^3
И, наконец, найдем количество атомов гелия в 1 см^3 газовой смеси:
N_He = n_He * N_A = 4.55 моль/м^3 * 6.022 * 10^23 атом/моль ≈ 2.74 * 10^24 атом/см^3
Ответ:
Количество атомов гелия в 1 см^3 газовой смеси составляет примерно 2.74 * 10^24 атомов.