Для ответа на этот вопрос будем использовать уравнение состояния идеального газа, которое записывается в виде:
[ PV = NkT ]
где:
- ( P ) — давление газа,
- ( V ) — объем газа,
- ( N ) — число молекул,
- ( k ) — постоянная Больцмана (( k \approx 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К} )),
- ( T ) — температура газа в Кельвинах.
Нам даны:
- ( P = 10^{-12} \, \text{Па} ),
- ( V = 5 \, \text{м}^3 ),
- ( T = 300 \, \text{K} ).
Нужно найти число молекул ( N ).
Перепишем уравнение состояния идеального газа для нахождения ( N ):
[ N = \frac{PV}{kT} ]
Теперь подставим известные значения:
[ N = \frac{(10^{-12} \, \text{Па}) \cdot (5 \, \text{м}^3)}{(1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К}) \cdot (300 \, \text{K})} ]
Выполним вычисления шаг за шагом.
- Найдем произведение давления и объема:
[ 10^{-12} \, \text{Па} \times 5 \, \text{м}^3 = 5 \times 10^{-12} \, \text{Па} \cdot \text{м}^3 ]
- Найдем произведение постоянной Больцмана и температуры:
[ 1.38 \times 10^{-23} \, \text{Дж/К} \times 300 \, \text{K} = 4.14 \times 10^{-21} \, \text{Дж} ]
- Теперь разделим результаты:
[ N = \frac{5 \times 10^{-12}}{4.14 \times 10^{-21}} ]
- Выполним деление:
[ N \approx 1.21 \times 10^9 ]
Таким образом, в сосуде объемом 5 м³ при температуре 300 K и давлении ( 10^{-12} ) Па находится примерно ( 1.21 \times 10^9 ) молекул.