Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом прии температуре 27 градусов и давлении 0,2 МПа. какой заряд надо пропустить при электролизе через слабый раствор серной кислоты, чтобы получить нужное количество водорода?

Для решения этой задачи сначала определим, сколько молей водорода потребуется, чтобы заполнить аэростат объёмом 250 м³ при заданных условиях.

1. Определяем количество молей водорода

Используем уравнение состояния идеального газа:

где:

• $P$ — давление газа, 0,2 МПа (что равно $2 \times 10^5$ Па);
• $V$ — объём, 250 м³;
• $R$ — универсальная газовая постоянная, $8,31 \, \text{Дж/(моль·К)}$;
• $T$ — температура, которая в Кельвинах равна $27 + 273 = 300 \, \text{K}$.

Подставим значения в уравнение и найдём $n$:

Выполним расчёт:

2. Определяем количество электричества для получения водорода

В электролизе воды на каждый моль водорода требуется заряд в 2 Фарадея, поскольку молекула водорода $\text{H}_2$ содержит два протона, и для её получения нужно два электрона. Один Фарадей (F) равен $96485 \, \text{Кл}$.

Значит, для 20066 молей водорода потребуется следующий заряд:

Рассчитаем $Q$:

Ответ:

Чтобы получить необходимое количество водорода для заполнения аэростата объёмом 250 м³, при температуре 27 °C и давлении 0,2 МПа, нужно пропустить заряд приблизительно $3,87 \times 10^9$ Кл через слабый раствор серной кислоты при электролизе.