Сколько энергии света (в калориях) нужно для разложения 3 г аммиака при его разложении ультрафиолетовым светом

Для решения данной задачи воспользуемся формулой энергии фотона:

\[E = \frac {hc}{\lambda}\]

где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка (\(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж с), \(c\) - скорость света (\(2.998 \times 10^8\) м/с), \(\lambda\) - длина волны ультрафиолетового света.

Зная длину волны ультрафиолетового света \(\lambda = 200\) нм, можно вычислить энергию одного фотона:

\[E = \frac {(6.62607015 \times 10^{-34} \, \text{Дж с}) \times (2.998 \times 10^8 \, \text{м/с})}{200 \times 10^{-9} \, \text{м}}\]

\[E \approx 9.93905075 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Далее, чтобы определить, сколько энергии требуется для разложения 3 г аммиака (NH₃), мы должны узнать количество молей аммиака и использовать его молярную массу.

Молярная масса аммиака (NH₃) составляет приблизительно 17 г/моль. Исходя из этой информации, мы можем рассчитать количество молей аммиака:

\[n = \frac {m}{M}\]

где \(n\) - количество молей, \(m\) - масса, \(M\) - молярная масса.

\[n = \frac {3 \, \text{г}}{17 \, \text{г/моль}} \approx 0.176470588 \, \text{моль}\]

Теперь, чтобы найти общую энергию, необходимую для разложения 3 г аммиака, мы умножаем энергию одного фотона на количество молей:

\[E_{\text{общ}} = E \times n \times \text{квантовый выход}\]

где \(E_{\text{общ}}\) - общая энергия, \(\text{квантовый выход}\) - доля энергии света, которую поглощает аммиак при его разложении.

\[E_{\text{общ}} = (9.93905075 \times 10^{-19} \, \text{Дж}) \times (0.176470588 \, \text{моль}) \times (0.14)\]

\[E_{\text{общ}} = 2.06756871 \times 10^{-20} \, \text{Дж}\]

Чтобы выразить результат в калориях, используем коэффициент преобразования 1 калория = 4.184 Дж:

\[E_{\text{общ}} = 2.06756871 \times 10^{-20} \, \text{Дж} \times \frac {1 \, \text{калория}}{4.184 \, \text{Дж}}\]

\[E_{\text{общ}} \approx 4.94350144 \times 10^{-21} \, \text{калорий}\]

Таким образом, для разложения 3 г аммиака при использовании ультрафиолетового света с длиной волны 200 нм и квантовым выходом 0,14 потребуется примерно 4.94 × 10^(-21) калорий энергии света.