Решение
Чтобы определить массу воздуха в комнате, сначала найдем его объем:
V = a * b * c
где V - объем комнаты, a, b, c - размеры комнаты по каждой из осей (длина, ширина, высота). В нашем случае:
V = 5,0 м * 4,2 м * 3,1 м = 65,1 м³
Теперь используем уравнение состояния идеального газа для определения массы воздуха:
PV = nRT
где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), T - температура газа (в кельвинах).
Нормальное атмосферное давление равно 101325 Па, а температура 0 °C эквивалентна 273,15 К. Молярная масса сухого воздуха составляет примерно 29 г/моль (или 0,029 кг/моль). Используем эти данные для определения массы воздуха:
Выразим количество вещества газа (n) через массу (m) и молярную массу (M):
n = m / M
Заменим n в уравнении состояния идеального газа:
PV = (m / M) * RT
Выразим массу воздуха (m):
m = (M * PV) / RT
Подставим известные значения:
m = (0,029 кг/моль * 101325 Па * 65,1 м³) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273,15 К)
Выполним вычисления:
m ≈ 84.23 кг
Таким образом, масса воздуха в комнате при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 °C составляет примерно 84.23 кг.