Какова плотность гелия при температуре 15 °С и давлении 98 кПа?

Инструкция: Плотность газа это физическая величина, определяющая массу газа, занимающего единицу объема. Формула для расчета плотности газа выглядит следующим образом: плотность газа (ρ) равна массе газа (m), деленной на его объем (V). В данной задаче, нам даны температура (T) и давление (P) гелия, и мы должны найти его плотность.

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать уравнение состояния идеального газа — уравнение Клапейрона. Уравнение Клапейрона имеет вид: PV = nRT, где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа (в абсолютных единицах).

1. Находим количество вещества гелия (n) с использованием уравнения Клапейрона: n = (PV) / (RT).
2. Вычисляем объем гелия (V) с использованием уравнения Клапейрона: V = (nRT) / P.
3. Подставляем полученные значения температуры (T) и давления (P) в уравнение Клапейрона, чтобы найти объем гелия (V).
4. Зная объем (V) и массу гелия (m), можем найти плотность гелия (ρ) по формуле: ρ = m / V.

Пример использования:

Найдем плотность гелия при температуре 15 °С (288 К) и давлении 98 кПа.

1. Используем уравнение Клапейрона для определения количества вещества гелия: n = (PV) / (RT) = (98 * 10^3 Па * V) / ((8,31 Дж/(моль*К)) * 288 К).
2. Вычисляем объем гелия, используя уравнение Клапейрона: V = (nRT) / P = ((98 * 10^3 Па * V) / ((8,31 Дж/(моль*К)) * 288 К) * (8,31 Дж/(моль*К)) * 288 К) / (98 * 10^3 Па).
3. Решаем полученное уравнение для V.
4. Используем полученное значение объема гелия (V) и массу гелия (m) для расчета плотности гелия (ρ) по формуле: ρ = m / V.

Совет: Для упрощения расчетов, убедитесь, что используете единицы измерения в соответствии с системой СИ. Кроме того, ознакомьтесь с уравнением Клапейрона и его производными формулами для различных значений переменных.

Практика: Если у нас есть 0,5 моль гелия, при давлении 200 кПа и температуре 25 °С, какова будет плотность гелия?