Каков будет объем воды при температуре 4 градуса по Цельсию, если известно, что ее масса составляет 18 грамм? Какой

Шоколадный_Ниндзя

36

Для решения данной задачи нам понадобятся несколько физических законов.

Первое, что нам необходимо сделать, это подобрать физическую формулу, которая позволит нам вычислить объем воды при заданной температуре. В данном случае нам поможет уравнение линейного расширения вещества:

\[
\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T
\]

где \(\Delta V\) - изменение объема, \(V_0\) - исходный объем, \(\beta\) - коэффициент линейного расширения вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Так как у нас имеется только начальный объем воды (\(V_0 = ?\)) и известно, что изменение температуры составляет 4 градуса по Цельсию (\(\Delta T = 4^\circ C\)), нам необходимо найти коэффициент линейного расширения вещества для воды (\(\beta = ?\)). Для воды этот коэффициент равен примерно \(0.00021 1/^\circ C\).

Подставляя известные значения в уравнение, получаем:

\[
\Delta V = ? \cdot 0.00021 \cdot 4
\]

Теперь перейдем ко второй части задачи, где необходимо найти объем воды в виде пара.

Для решения этой части задачи используем формулу Клапейрона-Клаузиуса, которая связывает давление, температуру и объем вещества:

\[
\frac{{PV}}{{T}} = nR
\]

где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(T\) - температура в абсолютных единицах, \(n\) - количество вещества, \(R\) - универсальная газовая постоянная.

В данном случае нам нужно найти объем (\(V\)) воды в виде пара при заданной температуре. При этом известно, что давление равно атмосферному давлению (например, для примера будем считать его равным 1 атмосфере) и температура равна 4 градуса по Цельсию (\(-269.15\) К в абсолютных единицах).

Теперь можно записать уравнение следующим образом:

\[
\frac{{1 \cdot V}}{{-269.15}} = nR
\]

Остается найти количество вещества (\(n\)) и универсальную газовую постоянную (\(R\)). Для воды количество вещества можно найти, зная ее массу (\(m = 18\) г) и молярную массу воды (\(M = 18 \, \text{г/моль}\)). Для этого воспользуемся формулой:

\[
n = \frac{{m}}{{M}}
\]

Таким образом, получаем:

\[
\frac{{1 \cdot V}}{{-269.15}} = \frac{{18}}{{18}} \cdot R
\]

Теперь осталось только решить полученное уравнение относительно \(V\):

\[
V = -269.15 \cdot \frac{{18}}{{18}} \cdot R
\]

Подставляя значения молярной массы воды (\(M = 18 \, \text{г/моль}\)) и универсальной газовой постоянной (\(R = 8.314 \, \text{г/моль} \cdot \text{К}\)), получаем:

\[
V = -269.15 \cdot 1 \cdot 8.314
\]

Вычисляя данное выражение, получаем итоговый ответ.