Визначити густину газу в колбі електричної лампи розжарювання, якщо молекули
чинять на стінки колби тиск 80кПа, а середня квадратична швидкість руху молекул 0,5км/с.
Срочно
Ответы
Ответ: 3,36 х 10^-4 кг/м^3.
Объяснение:
Щоб визначити густину газу в колбі, ми можемо використати закон ідеального газу:
PV = nRT
де P - тиск, V - об'єм колби, n - кількість молей газу, R - універсальна газова стала, T - абсолютна температура газу.
Ми можемо переписати це рівняння так:
n/V = P/RT
Густина газу визначається кількістю молей газу в одиниці об'єму, тому ми можемо виразити її як
ρ = n/V
Підставивши вираз для n/V, отримаємо:
ρ = P/RT
Для обчислення температури газу можна використати середньоквадратичну швидкість молекул газу, оскільки середньоквадратична швидкість пропорційна квадратному кореню з температури:
де k - стала Больцмана, m - маса молекули газу, а v_rms - середньоквадратична швидкість.
Переставляючи це рівняння, отримуємо:
Нам відомо, що тиск газу становить 80 кПа, і ми можемо припустити, що об'єм колби постійний. Нам також відома середня квадратична швидкість молекул, яку ми можемо використати для обчислення температури газу.
Оскільки середньоквадратична швидкість пов'язана з середньою квадратичною швидкістю коефіцієнтом:
де v_avg - середня швидкість молекул газу.
Ми можемо знайти температуру газу як:
Можна припустити, що газ у лампочці в основному складається з молекул азоту, які мають масу 28 атомних одиниць маси (а.о.м.) або 4,65 x 10^-26 кг.
Використовуючи задану середню квадратичну швидкість 0,5 км/с, ми можемо перевести її в одиниці СІ як:
v_avg = 0.5 км/с = 500 м/с
Підставивши ці значення в рівняння для температури, отримаємо:
Тепер ми можемо використати закон ідеального газу для обчислення густини газу:
Отже, густина газу в колбі електричної лампи розжарювання становить приблизно 3,36 х 10^-4 кг/м^3.