Какие газы из списка [H2, CО2, Ar, 02, N2] являются подходящими для заполнения воздушного шарика, чтобы обеспечить

Morzh

45

Для того чтобы определить, какие газы из данного списка могут быть использованы для заполнения воздушного шарика, необходимо учесть их плотность. Воздушный шарик поднимается в воздух благодаря принципу Архимеда, согласно которому всплывающая сила равна весу жидкости или газа, вытесненного подводимым объектом.

Плотность газа определяется как отношение его массы к объему, занимаемому им. Чем меньше плотность газа, тем больше всплывающая сила будет действовать на шарик, и тем больше шансов у него взлететь.

Итак, чтобы определить, какие газы подходят для заполнения воздушного шарика, рассчитаем их плотности. Ниже приведены данные о молярной массе каждого из газов:

- M(H₂) = 2 г/моль
- M(CO₂) = 44 г/моль
- M(Ar) = 40 г/моль
- M(O₂) = 32 г/моль
- M(N₂) = 28 г/моль

Чтобы получить плотность газа, нужно разделить его молярную массу на молярный объем (V), который для всех газов будет одинаковым при одинаковой температуре и давлении. Для наших расчетов предположим, что температура и давление одинаковые для всех газов.

Формула для расчета плотности газа:

\[\text{Плотность (D)} = \frac{{\text{Молярная масса (M)}}}{{\text{Молярный объем (V)}}}\]

Поскольку у всех газов объем равен V, мы можем сравнить их плотности, используя только значения молярных масс.

Расчитаем плотности каждого газа:

- D(H₂) = \(\frac{{2 \frac{{\text{г}}}}{{\text{моль}}}}}{{V}}\)
- D(CO₂) = \(\frac{{44 \frac{{\text{г}}}}{{\text{моль}}}}}{{V}}\)
- D(Ar) = \(\frac{{40 \frac{{\text{г}}}}{{\text{моль}}}}}{{V}}\)
- D(O₂) = \(\frac{{32 \frac{{\text{г}}}}{{\text{моль}}}}}{{V}}\)
- D(N₂) = \(\frac{{28 \frac{{\text{г}}}}{{\text{моль}}}}}{{V}}\)

Так как плотность прямо пропорциональна массе газа, чем меньше молярная масса, тем меньше плотность. Следовательно, газ с наименьшей молярной массой будет иметь наименьшую плотность и будет подходящим для заполнения воздушного шарика, чтобы обеспечить его взлет.

Из данных молярных масс видно, что молекулы гелия (He) имеют самую маленькую массу по сравнению с предложенными газами и, следовательно, самую низкую плотность. Часто гелий используется для заполнения воздушных шаров.

Таким образом, ни один из газов из списка [H₂, CО₂, Ar, O₂, N₂] не является наиболее подходящим для заполнения воздушного шарика, чтобы обеспечить его взлет. Вместо этого рекомендуется использовать гелий (He), так как он имеет наименьшую плотность среди предложенных газов и демонстрирует наилучшие вспенывающие свойства.