Какой объём (н.у.) займёт 4 кг метана (CH₄)?

Чтобы рассчитать объём 4 кг метана (CH₄) при нормальных условиях (н.у.), нужно использовать уравнение состояния идеального газа, известное как уравнение Менделеева-Клапейрона:

$PV = nRT$

где:

• $P$ — давление (при н.у. давление обычно считается 1 атмосфера, или 101325 Па),

• $V$ — объём,

• $n$ — количество вещества в молях,

• $R$ — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)),

• $T$ — температура (при н.у. температура равна 273,15 К).

Шаги для расчёта:

1. Определение количества вещества (n):

   Масса молекулы метана $M_{\text{CH₄}} = 16 \, \text{г/моль}$ (углерод 12 г/моль, водород 4 г/моль). Чтобы найти количество вещества в молях, используем формулу:

   $$n = \frac{m}{M}$$

   где $m$ — масса вещества (4 кг = 4000 г), $M$ — молекулярная масса метана (16 г/моль).

   Подставляем значения:

   $$n = \frac{4000 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} = 250 \, \text{моль}$$

2. Использование уравнения состояния идеального газа:

   Подставляем в уравнение Менделеева-Клапейрона (где $P = 1 \, \text{атм}$, $T = 273,15 \, \text{K}$, и $R = 0,0821 \, \text{л·атм/(моль·K)}$):

   $$V = \frac{nRT}{P}$$

   Подставляем значения:

   $$V = \frac{250 \times 0,0821 \times 273,15}{1} = 5614,91 \, \text{л}$$

Ответ:

Объём 4 кг метана при нормальных условиях составит примерно 5615 литров.