Чему равна концентрация молекул одноатомного газа, находящегося в сосуде объемом 5 л при температуре 27 °С, если внутренняя энергия газа равна 300 Дж?
от

1 Ответ

дано:  
V = 5 л = 0.005 м³ (объем сосуда)  
T = 27 °C = 300.15 K (температура)  
U = 300 Дж (внутренняя энергия газа)  
c_v = 12.47 Дж/(моль·К) (удельная теплоемкость одноатомного газа при постоянном объеме)  

найти:  
концентрация молекул n.

решение:  
1. Внутренняя энергия одноатомного газа связана с количеством молей n и температурой T по формуле:
U = n * c_v * T.

2. Выразим количество молей n из формулы:
n = U / (c_v * T).

3. Подставим известные значения в формулу:
n = 300 / (12.47 * 300.15).

4. Выполним вычисления:
n = 300 / 3741.72 ≈ 0.0801 моль.

5. Теперь найдем концентрацию молекул газа, используя отношение количества молей к объему:
c = n / V.

6. Подставим значения:
c = 0.0801 / 0.005.

7. Выполним вычисления:
c = 16.02 моль/м³.

8. Чтобы найти концентрацию молекул, умножим на число Авогадро:
N_A = 6.022 × 10²³ молекул/моль.

9. Концентрация молекул N будет равна:
N = c * N_A = 16.02 * 6.022 × 10²³.

10. Выполним вычисления:
N ≈ 9.65 × 10²⁴ молекул/м³.

ответ:  
Концентрация молекул одноатомного газа составляет примерно 9.65 × 10²⁴ молекул/м³.
от