В ампуле содержится водород (Н2). Определите давление газа, если его концентрация равна 2•1022 м -3, а средняя квадратичная скорость движения молекул водорода 500 м/с.

Чтобы определить давление газа в ампуле, можно воспользоваться уравнением для давления идеального газа, которое выражается через концентрацию молекул и их среднюю кинетическую энергию. Уравнение имеет вид:

где:

• $P$ — давление газа, Па;
• $m$ — масса одной молекулы газа, кг;
• $n$ — концентрация молекул, м$^{-3}$;
• $v_{\text{ср}}$ — средняя квадратичная скорость молекул, м/с.

Дано:

• Концентрация молекул $n = 2 \cdot 10^{22} \, \text{м}^{-3}$,
• Средняя квадратичная скорость $v_{\text{ср}} = 500 \, \text{м/с}$,
• Молекулярная масса водорода $\mu = 2 \, \text{г/моль} = 2 \cdot 10^{-3} \, \text{кг/моль}$.

Для нахождения массы одной молекулы водорода используем формулу:

где $N_A = 6.022 \cdot 10^{23} \, \text{моль}^{-1}$ — число Авогадро. Тогда:

Теперь подставим все значения в формулу давления:

Подставляем численные значения:

Сначала вычислим $v_{\text{ср}}^2$:

Затем произведем остальные вычисления:

Ответ:

Давление газа в ампуле равно приблизительно 5.53 Па.