Chcete-li znát odpověď na tuto otázku, musíte se podívat na vzorec a provést jednoduché výpočty. Předtím však musíte pochopit, co je molekula a jak souvisí s objemem a tlakem.
Molekula je nejmenší částice látky, která si zachovává všechny své chemické vlastnosti. V plynech jsou molekuly v neustálém pohybu a narážejí na stěny nádoby. Tlak plynu je dán počtem molekul, jejich energií a silou nárazu. A objem plynu závisí na počtu molekul a jejich rychlosti pohybu.
Vzorec pro výpočet počtu molekul v plynu při známém objemu a tlaku se nazývá stavová rovnice ideálního plynu. Podle ní lze určit, kolik molekul je za určitých podmínek obsaženo v 1 m3 plynu. A pak pro náš případ s objemem 2 m3 a tlakem 150 lze provést výpočet a najít požadovaný počet molekul.
Kolik molekul je v plynu za daných podmínek?
Pro výpočet počtu molekul v plynu za daných podmínek je nutné použít vzorec a provést příslušné výpočty.
V tomto úkolu jsou známy objem plynu (2 m3) a tlak (150 pa), ale je třeba vzít v úvahu také Avogadrovu konstantu, která se rovná přibližně 6.022 x 10^23 molekul látky na mol látky.
Pro začátek je nutné převést objem plynu na litry, protože konstantní Avogadro se používá v litrech, nikoli v metrech krychlových:
2 m3 = 2000 l
Nyní pomocí vzorce můžete vypočítat počet molekul v plynu:
Počet molekul = (Avogadrova konstanta x objem plynu) / (molární objem plynu)
kde molární objem plynu se rovná objemu jednoho molu plynu a za normálních podmínek je přibližně 22,4 l.
Vložením hodnot do vzorce získáme:
Počet molekul = (6.022 x 10^23 x 2000) / 22.4 = 5.381 x 10^25 molekul
Plyn o objemu 2 m3 a tlaku 150 Pa tedy obsahuje přibližně 5.381 x 10^25 molekul.
Vzorec a výpočty pro stanovení počtu molekul v plynu
K určení počtu molekul v plynu lze použít vzorec založený na dokonalém plynném zákonu.
Ideální plynový zákon stanoví, že tlak plynu je úměrný jeho počtu molekul a teplotě:
PV = NRT
- P-tlak plynu
- V-objem plynu
- N-počet molekul v plynu
- R - univerzální plynová konstanta
- T-teplota plynu v absolutních jednotkách
Pro výpočet počtu molekul v plynu podle tohoto vzorce je nutné znát hodnoty tlaku, objemu a teploty.
V tomto případě, pro výpočet počtu molekul v plynu o objemu 2 m3 při tlaku 150, můžeme tento vzorec použít následovně:
Nastražujeme známé hodnoty:
| P (tlak) | V (Objem) | N (počet molekul) | R (univerzální plynová konstanta) | T (teplota) |
|---|---|---|---|---|
| 150 | 2 | ? | hodnota konstantní | hodnota teploty |
Vypočítáme hodnotu N:
Pro získání přesné odpovědi je nutné znát hodnoty univerzální plynové konstanty (R) a teploty (T).
Konečný výpočet počtu molekul v plynu je tedy možný pouze za přítomnosti všech hodnot.
Objem plynu a jeho vliv na počet molekul
Pro výpočet počtu molekul v plynu se používá vzorec:
n = PV/(RT)
Chcete-li tedy zjistit počet molekul v plynu o objemu 2 m3 při tlaku 150, musíte hodnoty vložit do vzorce a provést příslušné výpočty.
Tlak plynu a jeho vazba na počet molekul
Tlak plynu do značné míry závisí na počtu molekul, které jsou v daném objemu. Chcete-li určit počet molekul v plynu, můžete použít vzorec a provést příslušné výpočty.
Vzorec, který umožňuje vazbu tlaku a počtu molekul, má druh:
PV = nRT
kde P je tlak plynu, v je objem plynu, n je počet molekul plynu, R je univerzální plynná konstanta, T je teplota plynu v kelvinech.
Pro řešení tohoto problému jsou známy tlak plynu (150 Pa) a objem plynu (2 m3). Univerzální plynná konstanta R je 8,31 J / mol·K a teplota T není uvedena.
Chcete-li zjistit počet molekul plynu, musíte znát hodnotu teploty a vložit známá data do vzorce.
Všimněte si, že teplota plynu by měla být vyjádřena v kelvinech. Pokud je známa teplota ve stupních Celsia, je nutné ji převést přidáním 273,15.
Po vložení známých hodnot do vzorce a řešení rovnice vzhledem k n lze určit počet molekul plynu obsažených v daném objemu.