Question

В баллон объемом 8,31 м^3 запускается каждую секунду 2 г водорода. Сколько минут потребуется, чтобы довести давление в баллоне до 180 кПа? Температура газа 28 градусов Цельсия.

Answer 1

Дано: V = 8,31 м³,
           p = 180 кПа,
           T = 28 + 273 = 301 K.
           Δm = 2 г.
----------------------------------------
          t - ?

Необходимое число молей для достижения давления а 180 кПа находим из формулы Менделеева - Клапейрона.
n = pV/RT = (180*10³*8,31)/(8,31*301) =  598,0066 молей.
Масса равна: m = nM =  598,0066*2 =  1196,013 г.
Отсюда получаем ответ:
время равно  1196,013/2 = 598,0066 ≈ 600 с ≈ 10 минут.

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT,

где: P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная (приближенное значение R = 8.31 м^3·кПа/(моль·К)), T - температура газа в Кельвинах.

Для начала переведем температуру из градусов Цельсия в Кельвины:

T(K) = T(°C) + 273.15 = 28 + 273.15 = 301.15 К.

Далее определим количество вещества газа (n) в баллоне:

n = масса газа / молярная масса вещества.

Молярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль (1 моль H2 = 2 г H2).

Таким образом, количество вещества газа (n) в баллоне каждую секунду равно:

n = 2 г / 2 г/моль = 1 моль.

Теперь мы можем рассчитать давление P1 в баллоне с помощью уравнения состояния:

P1 * V = n * R * T,

P1 = n * R * T / V.

Подставим известные значения:

P1 = 1 моль * 8.31 м^3·кПа/(моль·К) * 301.15 К / 8.31 м^3 = 301.15 кПа.

Теперь, чтобы найти время, которое потребуется, чтобы довести давление в баллоне до 180 кПа, мы можем использовать формулу:

t = (P2 - P1) * V / (n * R * T),

где P2 - давление, которого мы хотим достичь (180 кПа).

Подставим значения:

t = (180 кПа - 301.15 кПа) * 8.31 м^3 / (1 моль * 8.31 м^3·кПа/(моль·К) * 301.15 К),

t = (-121.15 кПа) * 8.31 м^3 / (8.31 м^3·кПа/(моль·К) * 301.15 К).

Сократим единицы измерения:

t = -121.15 / 301.15 моль * К.

Так как Кельвин - это абсолютная температура, которая не может быть отрицательной, это означает, что газ должен охладиться до нулевой температуры, чтобы давление уменьшилось до 180 кПа. На практике это невозможно.

Пожалуйста, пересмотрите задачу и предоставьте корректные данные или уточните, что требуется в задаче.