Чтобы вычислить давление водорода в сосуде, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа. Формула для идеального газа выглядит так:
[ PV = nRT ]
где:
- ( P ) — давление,
- ( V ) — объем,
- ( n ) — количество вещества (в молях),
- ( R ) — универсальная газовая постоянная ((8,314 \, \text{Дж/(моль}\cdot\text{К)})),
- ( T ) — температура в кельвинах.
Для начала переведем температуру из градусов Цельсия в кельвины:
[ T = 27 \, ^\circ\text{C} + 273.15 = 300.15 \, \text{К} ]
Теперь найдем количество вещества ( n ). Для этого воспользуемся формулой:
[ n = \frac{m}{M} ]
где:
- ( m ) — масса водорода (0,02 кг),
- ( M ) — молярная масса водорода ((2 \times 1.008 \approx 2.016 \, \text{г/моль})), что равно (0.002016 \, \text{кг/моль}).
Подставим значения:
[ n = \frac{0.02 \, \text{кг}}{0.002016 \, \text{кг/моль}} \approx 9.92 \, \text{моль} ]
Теперь подставим все известные значения в уравнение состояния идеального газа и найдем давление ( P ):
[ P = \frac{nRT}{V} ]
[ P = \frac{9.92 \, \text{моль} \times 8.314 \, \text{Дж/(моль}\cdot\text{К)} \times 300.15 \, \text{K}}{8.3 \, \text{м}^3} ]
Вычислим:
[ P \approx \frac{24779.48 \, \text{Дж}}{8.3 \, \text{м}^3} ]
[ P \approx 2985.48 \, \text{Па} ]
Таким образом, давление водорода в сосуде составляет примерно (2985 \, \text{Па}).