Какова связь между объемом и массой вещества при нормальных условиях для следующих газов: метан (CH4) в объеме

Для определения связи между объемом и массой вещества при нормальных условиях мы можем использовать закон Шарля.

Закон Шарля утверждает, что при постоянном давлении газа его объем прямо пропорционален температуре, выраженной в абсолютной шкале температур (Кельвине).

Формула, которую мы можем использовать для решения данной задачи, имеет вид:

\[\frac{{V_1}}{{T_1}} = \frac{{V_2}}{{T_2}}\]

где \(V_1\) и \(T_1\) - начальный объем и температура газа, \(V_2\) и \(T_2\) - конечный объем и температура газа.

Для наших газов мы знаем объемы, поэтому можем использовать эту формулу для определения связи между объемом и температурой. Однако для решения задачи нам необходимо знать начальную и конечную температуру газов.

Предположим, что газы находятся в одинаковых условиях температуры и давления (нормальные условия). При нормальных условиях давление составляет 1 атмосферу, а температура равна 273,15 К (0 °C).

Теперь можем приступить к решению задачи.

1. Метан (CH4) в объеме 448 л:
Используем формулу закона Шарля:

\[\frac{{V_1}}{{T_1}} = \frac{{V_2}}{{T_2}}\]

Подставляем известные значения:
\(V_1 = 448\) л, \(T_1 = 273,15\) К, \(T_2 = 273,15\) К.
Найдем \(V_2\):

\[\frac{{448}}{{273,15}} = \frac{{V_2}}{{273,15}}\]

Решаем уравнение:

\(V_2 = (448 \times 273,15) / 273,15\)
\(V_2 = 448\) л

Таким образом, масса метана при нормальных условиях будет равна его плотности, умноженной на объем:
масса метана = плотность метана \(\times\) объем метана \(= 0,717 \, \text{г/л} \times 448 \, \text{л}\).

2. Кислород (O2) в объеме 336 л:
Снова используем формулу закона Шарля:

\[\frac{{V_1}}{{T_1}} = \frac{{V_2}}{{T_2}}\]

Подставим известные значения:
\(V_1 = 336\) л, \(T_1 = 273,15\) К, \(T_2 = 273,15\) К.

Найдем \(V_2\):

\[\frac{{336}}{{273,15}} = \frac{{V_2}}{{273,15}}\]

Решим уравнение:

\(V_2 = (336 \times 273,15) / 273,15\)
\(V_2 = 336\) л

Масса кислорода при нормальных условиях будет:

масса кислорода = плотность кислорода \(\times\) объем кислорода \(= 1,429 \, \text{г/л} \times 336 \, \text{л}\).

3. Углекислый газ (CO2) в объеме 224 л:
Используем формулу закона Шарля:

\[\frac{{V_1}}{{T_1}} = \frac{{V_2}}{{T_2}}\]

Подставляем известные значения:
\(V_1 = 224\) л, \(T_1 = 273,15\) К, \(T_2 = 273,15\) К.

Найдем \(V_2\):

\[\frac{{224}}{{273,15}} = \frac{{V_2}}{{273,15}}\]

Решаем уравнение:

\(V_2 = (224 \times 273,15) / 273,15\)
\(V_2 = 224\) л

Масса углекислого газа при нормальных условиях будет:

масса углекислого газа = плотность углекислого газа \(\times\) объем углекислого газа \(= 1,964 \, \text{г/л} \times 224 \, \text{л}\).

Итак, значения массы для каждого из этих веществ при нормальных условиях равны:
- Масса метана (CH4) составляет 321,216 г.
- Масса кислорода (O2) составляет 480,144 г.
- Масса углекислого газа (CO2) составляет 439,936 г.