Под каким давлением в баллоне ёмкостью 80 л при 27 градусах Цельсия содержится 1 кг водорода?

Для того чтобы найти давление водорода в баллоне, нужно использовать уравнение состояния идеального газа, которое имеет вид:

где:

• $P$ — давление газа (в Паскалях),

• $V$ — объем газа (в литрах),

• $n$ — количество вещества (в молях),

• $R$ — универсальная газовая постоянная ($8.31 \, \text{Дж} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1}$),

• $T$ — температура (в Кельвинах).

Шаг 1: Рассчитаем количество вещества водорода (моли)

Молекулярная масса водорода $H_2$ составляет 2 г/моль, поэтому масса 1 кг водорода в граммах — это 1000 г. Количество вещества водорода $n$ можно найти по формуле:

где:

• $m = 1000 \, \text{г}$ — масса водорода,

• $M = 2 \, \text{г/моль}$ — молекулярная масса водорода.

Тогда:

Шаг 2: Преобразуем температуру в Кельвины

Температура в градусах Цельсия:

Чтобы перевести в Кельвины:

Шаг 3: Подставим данные в уравнение состояния

Теперь мы можем подставить все значения в уравнение состояния:

Объем $V = 80 \, \text{л} = 0.08 \, \text{м}^3$ (так как 1 л = 0.001 м³).

Газовая постоянная $R = 8.31 \, \text{Дж} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1}$.

Теперь подставим все данные:

Проведем вычисления:

Шаг 4: Переведем давление в атмосферы

1 атмосфера = 101325 Па. Чтобы перевести давление в атмосферы:

Ответ:

Давление в баллоне с водородом массой 1 кг при температуре 27°C составляет примерно 154.2 атмосферы.