Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся законы идеального газа и таблицы с физическими константами.
Запишем известные данные:
V (объем) = 20 л
T (температура) = 27 °C = 300 К (температуру нужно перевести в Кельвины, чтобы получить абсолютную шкалу температуры)
P (давление) = 190 мм рт. ст.
Сначала нужно перевести давление из миллиметров ртутного столба в паскали.
1 мм рт. ст. = 133.32 Па (это константа)
Теперь переведем температуру из Цельсия в Кельвины:
T (К) = T (°C) + 273
V (объем) у нас уже указан в литрах, поэтому нам не нужно никакое дополнительное преобразование.
Теперь применим закон идеального газа:
PV = nRT
P — давление (в паскалях)
V — объем (в метрах кубических)
n — количество вещества (в молях)
R — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К))
T — абсолютная температура (в Кельвинах)
Нам нужно найти количество вещества (n) аммиака.
Теперь можно переписать уравнение с учетом этих обозначений:
P (в Па) × V (в м³) = n × R (в Дж/(моль·К)) × T (в К)
Мы ищем количество вещества (n), поэтому перепишем уравнение, чтобы найти его:
n = (P × V) / (R × T)
Теперь мы можем вставить известные значения и рассчитать количество вещества аммиака:
n = (190 мм рт. ст. × 133.32 Па/мм рт. ст. × 20 л) / (8.314 Дж/(моль·К) × 300 К)
После расчетов получаем количество вещества аммиака в молях.
Поскольку мы ищем массу аммиака, а знаем его количество вещества, нам нужно знать молярную массу аммиака (NH3). Ее можно найти в таблице физических констант.
Молярная масса аммиака составляет 17.03 г/моль.
Теперь можем рассчитать массу аммиака:
Масса = количество вещества × молярная масса
Масса = количество вещества аммиака × молярная масса аммиака
Подставим расчитанное количество вещества аммиака и молярную массу в соответствующую формулу и рассчитаем массу аммиака в граммах.
Уравнение Менделеева-Клайперона