Найдите концентрацию молекул кислорода, если его давление 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 700 м/с. Молярная масса кислорода 32 г/моль.
от

1 Ответ

Дано:
Давление P = 0,2 МПа = 0,2 * 10^6 Па  
Средняя квадратичная скорость молекул v = 700 м/с  
Молярная масса кислорода M = 32 г/моль = 0,032 кг/моль  

Найти:

Концентрацию молекул кислорода n (в моль/м³).

Решение:

Для нахождения концентрации молекул газа можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа и формулой для средней квадратичной скорости молекул.

1. Из уравнения состояния идеального газа:

P = n * R * T / V

где n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(моль*K)), T - температура в Кельвинах, V - объем.

2. Также существует связь между средней квадратичной скоростью и давлением:

P = (1/3) * m * n * v^2

где m - масса одной молекулы, n - концентрация (в молях на единицу объема), v - средняя квадратичная скорость.

3. Массу одной молекулы можно найти из молярной массы:

m = M / Na

где Na - число Авогадро (Na ≈ 6,022 * 10^23 молекул/моль).

Подставим значения:

m = 0,032 кг/моль / (6,022 * 10^23 молекул/моль)  
m ≈ 5,314 * 10^-26 кг.

4. Теперь подставим в формулу для давления:

P = (1/3) * m * n * v^2

Перепишем это уравнение относительно n:

n = 3 * P / (m * v^2).

5. Подставим известные значения:

n = 3 * (0,2 * 10^6) / (5,314 * 10^-26 * (700)^2).

Теперь рассчитаем:

n = 3 * (0,2 * 10^6) / (5,314 * 10^-26 * 490000).

n = 3 * (0,2 * 10^6) / (2,605 * 10^-20).

n = (0,6 * 10^6) / (2,605 * 10^-20).

n ≈ 2,303 * 10^26 моль/м³.

Ответ:
Концентрация молекул кислорода составляет примерно 2,303 * 10^26 моль/м³.
от