Сколько вещества содержится в 5 м3 водорода при нормальных условиях? Какой будет объем кислорода, содержащий такое

У нас есть задача вычислить количество вещества в 5 м³ водорода при нормальных условиях и определить объем кислорода, содержащий такое же количество вещества.

Для решения задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

Где:
P - давление газа в паскалях (Па)
V - объем газа в кубических метрах (м³)
n - количество вещества в молях (моль)
R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль·К)
T - температура газа в кельвинах (К)

Для начала нам нужно найти количество вещества водорода. Для этого нам нужно знать его молярную массу. Молярная масса водорода равна примерно 1 г/моль. Однако, нам дана плотность водорода, которая равна 0,09 кг/м³. Мы можем использовать это значение, чтобы выразить массу водорода через его объем и плотность:

Масса водорода = объем водорода * плотность водорода = 5 м³ * 0,09 кг/м³ = 0,45 кг

Теперь мы можем перейти от массы к молям, используя молярную массу водорода:

Количество вещества водорода = масса водорода / молярная масса водорода = 0,45 кг / 1 г/моль = 0,45 моль

Теперь, чтобы найти объем кислорода, содержащий такое же количество вещества, мы можем использовать ту же формулу и решить ее для объема кислорода:

Объем кислорода = количество вещества кислорода * R * T / P

Поскольку температура и давление одинаковы для обоих газов, мы можем записать:

Получается, объем кислорода равен:

Объем кислорода = количество вещества водорода * R / количество вещества кислорода

Объем кислорода = 0,45 моль * 8,314 Дж/(моль·К) / (32 г/моль)

Объем кислорода = 0,45 моль * 8,314 Дж/(моль·К) / 0,032 кг/моль

Выполняя вычисления:

Объем кислорода ≈ 117,42 м³

Таким образом, в 5 м³ водорода при нормальных условиях содержится примерно 0,45 моль вещества. Чтобы получить такое же количество вещества кислорода, нужен объем примерно 117,42 м³.