Для решения этой задачи можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое в общем виде записывается как:
[ PV = nRT, ]
где:
- ( P ) — давление газа;
- ( V ) — объем газа;
- ( n ) — количество вещества (в молях);
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} ));
- ( T ) — температура в кельвинах.
Шаг 1: Найдем количество вещества ( n ).
Для этого используем формулу:
[ n = \frac{m}{M}, ]
где:
- ( m ) — масса газа;
- ( M ) — молярная масса газа.
Молярная масса неона (Ne) составляет примерно 20.18 г/моль. Чтобы найти количество вещества ( n ), подставим значения:
[ n = \frac{45 \, \text{г}}{20.18 \, \text{г/моль}} \approx 2.229 \, \text{моль}. ]
Шаг 2: Подставим значения в уравнение состояния идеального газа.
Объем ( V ) нужно перевести из литров в кубические метры, поскольку в системе СИ объем измеряется в кубических метрах (1 л = 0.001 м³):
[ V = 1 \, \text{л} = 0.001 \, \text{м}^3. ]
Теперь подставим все известные значения в уравнение:
[ P \times 0.001 = 2.229 \times 8.314 \times 273. ]
Шаг 3: Вычислим давление ( P ).
Решим уравнение относительно ( P ):
[ P = \frac{2.229 \times 8.314 \times 273}{0.001}. ]
Вычислим численно:
[ P \approx \frac{5066.266}{0.001} \approx 5066266 \, \text{Па}. ]
Таким образом, давление, которое оказывает 45 г неона при температуре 273 К и объеме 1 л, составляет примерно 5066.3 кПа (килопаскалей).