Какова плотность водорода в стальном баллоне, который заполнен им при температуре 12 градусов Цельсия и давлении 15 МПа?

Физика Колледж Газовые законы плотность водорода стальной баллон температура 12 градусов давление 15 МПа физика газовые законы Новый

Чтобы найти плотность водорода в стальном баллоне при заданных условиях, нам нужно воспользоваться уравнением состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом:

PV = nRT

Где:

• P - давление (в Паскалях)
• V - объем (в кубических метрах)
• n - количество вещества (в молях)
• R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К))
• T - температура (в Кельвинах)

Для начала преобразуем температуру из градусов Цельсия в Кельвины:

T = 12 + 273.15 = 285.15 K

Далее, нам нужно выразить плотность. Плотность (ρ) газа определяется как:

ρ = m/V

Где m - масса газа. Мы можем выразить массу через количество вещества:

m = n * M

Где M - молярная масса водорода (примерно 2 г/моль или 0.002 кг/моль).

Теперь подставим это в уравнение для плотности:

ρ = (P * M) / (R * T)

Теперь подставим известные значения:

• P = 15 МПа = 15 * 10^6 Па
• M = 0.002 кг/моль
• R = 8.314 Дж/(моль·К)
• T = 285.15 K

Подставим эти значения в формулу для плотности:

ρ = (15 * 10^6 * 0.002) / (8.314 * 285.15)

Теперь произведем вычисления:

1. Вычисляем числитель: 15 * 10^6 * 0.002 = 30000
2. Вычисляем знаменатель: 8.314 * 285.15 ≈ 2360.9
3. Теперь делим: ρ ≈ 30000 / 2360.9 ≈ 12.7 кг/м³

Таким образом, плотность водорода в стальном баллоне при температуре 12 градусов Цельсия и давлении 15 МПа составляет примерно 12.7 кг/м³.