Давление газа можно рассчитать с использованием идеального газового закона:
P = (nRT) / V
где P - давление газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в кельвинах, V - объем газа.
Универсальная газовая постоянная равна 8.31 Дж/(моль·К), но нам дан объем газа в литрах и среднюю квадратичную скорость молекул. Поэтому сначала нужно сконвертировать объем газа из литров в метры кубические:
V = 90 л = 90 * 10^-3 м^3
Затем нужно найти температуру газа. Для этого используем формулу скорости молекул:
v = sqrt(3RT / M)
где v - средняя квадратичная скорость молекул, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, M - молярная масса газа.
Так как у нас дана средняя квадратичная скорость молекул, мы можем переписать уравнение следующим образом:
v^2 = 3RT / M
Отсюда можно найти температуру:
T = v^2 * M / (3R)
Mолярная масса метана равна 16 г/моль. Давление указано не в паскалях, поэтому нужно будет перевести его в кПа.
Подставляем все значения в формулу для давления:
P = (nRT) / V
P = (10 * 8.31 * T) / V
P = 831T / V
P = 831 * (v^2 * M) / (3R * V)
Подставляем все известные значения и рассчитываем давление:
P = (831 * (450^2) * 16) / (3 * 8.31 * 0.09)
P ≈ 66.1 кПа
Таким образом, давление газа примерно равно 66.1 кПа.