Чтобы определить массу воздуха в помещении, сначала нужно найти объем помещения. Площадь помещения составляет 20 м², а высота — 3 м. Таким образом, объем ( V ) можно вычислить как:
[ V = \text{площадь} \times \text{высота} = 20 \, \text{м}^2 \times 3 \, \text{м} = 60 \, \text{м}^3. ]
Далее необходимо использовать уравнение состояния идеального газа, которое в общем виде записывается как:
[ PV = nRT, ]
где:
- ( P ) — давление,
- ( V ) — объем,
- ( n ) — количество вещества в молях,
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} )),
- ( T ) — температура в кельвинах.
При нормальном атмосферном давлении ( P ) равно ( 101325 \, \text{Па} ), а температура ( T ) в кельвинах будет:
[ T = 20 \, ^\circ\text{C} + 273.15 = 293.15 \, \text{К}. ]
Преобразуем уравнение состояния идеального газа, чтобы выразить количество вещества ( n ):
[ n = \frac{PV}{RT}. ]
Подставим известные значения:
[ n = \frac{101325 \, \text{Па} \times 60 \, \text{м}^3}{8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \times 293.15 \, \text{К}}. ]
Вычислим ( n ):
[ n \approx \frac{6085500}{2438.12} \approx 2496.9 \, \text{моль}. ]
Теперь, чтобы найти массу воздуха ( m ), используем молярную массу воздуха ( M ), равную 0.029 кг/моль:
[ m = n \times M = 2496.9 \, \text{моль} \times 0.029 \, \text{кг/моль}. ]
Вычислим массу ( m ):
[ m \approx 72.41 \, \text{кг}. ]
Таким образом, масса воздуха в помещении составляет приблизительно 72.41 кг.