Question

Помогите пожалуйста решить задачу, очень нужно! В баллоне объемом 24 л содержится водород при 15°С. После того как часть водорода использовали, давление в баллоне снизилось на 4·10⁵ Па. Определить массу использованного водорода.

Answer 1

Для решения задачи необходимо использовать закон Бойля-Мариотта, который гласит, что при постоянной температуре количество газа обратно пропорционально его давлению:

P1V1 = P2V2

где P1 и V1 - начальное давление и объем газа, а P2 и V2 - конечное давление и объем газа.

В данной задаче известны начальный объем газа V1 = 24 л, начальная температура T1 = 15°C = 288 K и изменение давления ΔP = 4·10⁵ Па. Также необходимо знать молярную массу водорода, которая составляет примерно 2 г/моль.

Чтобы найти конечный объем газа, необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная и T - температура.

Для водорода можно использовать значение R = 8,31 Дж/(моль·К).

Переведем начальную температуру в Кельвины:

T1 = 15°C + 273,15 = 288,15 K

Найдем количество вещества газа в начальном состоянии:

n1 = PV1/(RT1) = (P1·V1)/(R·T1) = (101325 Па · 24 л)/(8,31 Дж/(моль·К) · 288,15 K) ≈ 0,992 моль

Найдем конечный объем газа:

V2 = (P1·V1)/(P1 - ΔP) = (101325 Па · 24 л)/(101325 Па - 4·10⁵ Па) ≈ 28,38 л

Найдем количество вещества газа в конечном состоянии:

n2 = (P2·V2)/(R·T1) = ((101325 Па - 4·10⁵ Па) · 28,38 л)/(8,31 Дж/(моль·К) · 288,15 K) ≈ 0,877 моль

Тогда масса использованного водорода будет равна:

m = (n1 - n2) · M = (0,992 моль - 0,877 моль) · 2 г/моль ≈ 23 г

Ответ: масса использованного водорода составляет примерно 23 г.