Question

В баллоне вместимостью V=15 л находится смесь, содержащая m_1=10 г водорода, m_2=54 г водяного пара и m_3=60 г оксида углерода. Температура смеси t=27℃. Определите давление смеси.

Answer 1

Поскольку не указано, какой именно оксид углерода брать, то возьмем оксид углерода (II)
По закону Дальтона:
P = P1 + P2 + P3
P - общее давление
P1 - давление водорода = μ1 * RT/V
P2 - давление водяного пара = μ2 * RT/V
P3 - давление оксида углерода (II) = μ3 * RT/V
μ1, μ2, μ3 - количество молей газов
P = RT/V * (m1 / M1 +  m2 / M2 + m3 / M3)
M1, M2, M3 - молярные массы газов
M1 = 2 г/моль
M2 = 18 г/моль
M3 = 28 г/моль
P = 8.31 * (27 + 273) / 0.015 * (10 / 2 + 54 / 18 + 60 / 28) = 1,69 * 10^6 = 1,69 МПа

Answer 2

Для определения давления смеси в баллоне, можно использовать уравнение состояния идеального газа — уравнение Клапейрона. Уравнение Клапейрона позволяет найти давление газа, зная его количество вещества, температуру и объем.

Уравнение Клапейрона выглядит следующим образом:

P * V = n * R * T

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

Для решения этой задачи мы должны сначала найти количество вещества каждого компонента смеси, а затем использовать уравнение Клапейрона для определения давления смеси.

Найдем количество вещества каждого компонента смеси:

Чтобы найти количество вещества каждого компонента смеси, мы должны разделить массу каждого компонента на его молярную массу.

Молярная масса водорода (H2) - 2 г/моль Молярная масса водяного пара (H2O) - 18 г/моль Молярная масса оксида углерода (CO2) - 44 г/моль

n1 = m1 / M1 = 10 г / 2 г/моль = 5 моль (молярных масс) n2 = m2 / M2 = 54 г / 18 г/моль = 3 моль n3 = m3 / M3 = 60 г / 44 г/моль = 1.36 моль (округлим до 2 моль)

Теперь, найдем общее количество молей газов:

n = n1 + n2 + n3 = 5 моль + 3 моль + 2 моль = 10 моль

Переведем температуру из ℃ в Кельвины:

T(K) = t(°C) + 273.15 = 27 + 273.15 = 300.15 К

Подставим известные значения в уравнение Клапейрона:

P * V = n * R * T

P * 15 л = 10 моль * R * 300.15 К

Найдем универсальную газовую постоянную:

R = 8.314 Дж / (моль * К)

Подставим все значения и решим уравнение:

P * 15 л = 10 моль * 8.314 Дж / (моль * К) * 300.15 К

P * 15 л = 2494.5 Дж

P = 2494.5 Дж / 15 л

P = 166.3 Дж / л

Таким образом, давление смеси в баллоне составляет примерно 166.3 Дж/л.