Какова длина цепочки молекул воды, содержащейся в одной чайной ложке (5 мл), если бы эти молекулы выстроились в одну

Для решения этой задачи нам потребуется знать некоторые данные и провести несколько вычислений.

1. Объем одной чайной ложки составляет 5 мл.
2. Чтобы найти количество молекул воды в этом объеме, нам понадобится знать молярную массу воды и постоянную Авогадро.
3. Молярная масса воды (H2O) составляет около 18 г/моль.
4. Постоянная Авогадро равна $6.022\times {10}^{23}$ молекул на моль.
5. С учетом этих данных можно найти количество молекул воды в одной чайной ложке.

Вычисления:
Объем одной чайной ложки равен 5 мл. Поскольку водная масса равна 18 г/моль, то количество воды в ложке будет составлять:

$$\text{{количество молекул воды}}=\left(\frac{5\times {10}^{-3}\text{{л}}}{18\text{{г/моль}}}\right)\times 6.022\times {10}^{23}\text{{молекул/моль}}$$

Для удобства вычислений, давайте проведем их поэтапно:

$$\frac{5\times {10}^{-3}\text{{л}}}{18\text{{г/моль}}}=\frac{5\times {10}^{-3}\text{{л}}}{0.018\text{{кг/моль}}}=\frac{5\times {10}^{-3}\text{{л}}}{0.018\times {10}^{-3}\text{{кг/моль}}}=\frac{5\times {10}^{-3}\times {10}^3\text{{л}}}{0.018}=\frac{5\times {10}^3\text{{л}}}{0.018}$$

Теперь, чтобы найти количество молекул воды, умножим полученное значение на постоянную Авогадро:

$$\text{{количество молекул воды}}=\frac{5\times {10}^3\text{{л}}}{0.018}\times 6.022\times {10}^{23}\text{{молекул/моль}}$$

Таким образом, мы можем вычислить количество молекул воды в одной чайной ложке. Однако, чтобы сравнить эту длину с расстоянием от Земли до Солнца, нам нужно сначала найти длину каждой молекулы воды.

Длина каждой молекулы воды можно приближенно считать равной сумме длин связей между атомами. Вода (H2O) состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O). Длина связи между атомом водорода и атомом кислорода примерно равна 0,1 нм.

Теперь мы можем рассчитать длину цепочки молекул воды в одной чайной ложке. Для этого нам нужно умножить количество молекул воды на длину каждой молекулы:

$$\text{{длина цепочки молекул воды}}=\text{{количество молекул воды}}\times \text{{длина одной молекулы воды}}$$

$$\text{{длина цепочки молекул воды}}=\frac{5\times {10}^3\times {10}^{-18}\text{{моль}}}{0.018\times 6.022\times {10}^{23}\text{{молекул/моль}}}\times 0.1\text{{нм/молекула}}$$

Произведем необходимые вычисления:

$$\text{{длина цепочки молекул воды}}=\frac{5\times {10}^3\times 0.1\times {10}^{-18}}{0.018\times 6.022}\text{{нм}}$$

$$\text{{длина цепочки молекул воды}}=\frac{0.5\times {10}^{-15}}{0.108156}\text{{нм}}$$

$$\text{{длина цепочки молекул воды}}\approx 4.620\times {10}^{-15}\text{{нм}}$$

Итак, получаем, что длина цепочки молекул воды в одной чайной ложке примерно равна $4.620\times {10}^{-15}$ нанометров.

Теперь мы можем сравнить эту длину с расстоянием от Земли до Солнца, используя молекулы куба с длиной ребра 0,3 нм в качестве оценки.

Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров или 150 миллиардов метров.

Сравнение:
Расстояние от Земли до Солнца: $150\times {10}^9$ м
Длина цепочки молекул воды: $4.620\times {10}^{-15}$ нм

Для сравнения этих двух значений, мы должны привести их к одному и тому же порядку величины. Для этого, переведем длину цепочки молекул воды из нанометров в метры:

$$4.620\times {10}^{-15}\text{{нм}}=4.620\times {10}^{-24}\text{{м}}$$

Теперь у нас есть оба значения в метрах:

Расстояние от Земли до Солнца: $150\times {10}^9$ м
Длина цепочки молекул воды: $4.620\times {10}^{-24}$ м

Сравнивая эти два значения, мы видим, что длина цепочки молекул воды в одной чайной ложке значительно меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Вероятно, эта разница величин вас поразит. Она показывает, насколько микроскопичны молекулы воды по сравнению с огромным расстоянием в нашей Солнечной системе.