Нужно определить количество углерода диоксида в аппарате объемом 450 л при давлении 294 кПа и температуре 21°C

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P — давление, V — объем, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная и T — абсолютная температура в Кельвинах.

1. Сначала давление необходимо перевести из килопаскалей (кПа) в паскали (Па), умножив на 1000, так как 1 кПа = 1000 Па:
   P = 294 кПа × 1000 = 294 000 Па.

2. Теперь давление в аппарате (294 000 Па) необходимо скорректировать, вычтя барометрическое давление (99975 Па) для учета атмосферного давления. Получим скорректированное давление в аппарате:
   P’ = 294 000 Па — 99975 Па = 194 025 Па.

3. Далее нам нужно перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины, добавив 273.15 (так как 0°C = 273.15 K):
   T = 21°C + 273.15 = 294.15 K.

4. У нас есть объем (V) равный 450 литрам, который нужно перевести в кубические метры (м³), умножив на 0.001 (так как 1 л = 0.001 м³):
   V = 450 л × 0.001 м³/л = 0.45 м³.

5. Универсальная газовая постоянная (R) равна 8.314 Дж/(моль·К).

6. Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти количество вещества (n):
   P’V = nRT.

   Подставляем известные значения:
   194 025 Па × 0.45 м³ = n × 8.314 Дж/(моль·К) × 294.15 K.

7. Решаем уравнение относительно n:
   n = (194 025 Па × 0.45 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) × 294.15 K).

8. Вычисляем количество вещества (n):
   n ≈ 0.027 моль.

9. Теперь мы знаем количество углерода диоксида в аппарате. Этот газ состоит из одного атома углерода (C) и двух атомов кислорода (O₂) в каждом молекуле. Молярная масса CO₂ равна сумме масс атомов C и O₂:
   Масса CO₂ = (масса C + масса O₂) × количество молекул CO₂.

10. Масса одного атома углерода (C) равна приблизительно 12 г/моль, и масса одного молекула кислорода (O₂) равна приблизительно 32 г/моль.

11. Рассчитываем массу CO₂:
    Масса CO₂ = (12 г/моль + 32 г/моль × 2) × 0.027 моль.

12. Вычисляем массу CO₂:
    Масса CO₂ ≈ (12 г/моль + 64 г/моль) × 0.027 моль ≈ 2.16 г.

Ответ: Масса двуокиси углерода в аппарате составляет приблизительно 2.16 грамма.