В закрытом сосуде объемом V = 10 л при температуре Т1 = 27ºС и давлении р1 = 3 МПа находится кислород. Найдите:
а) массу кислорода в сосуде
б) сколько молей кислорода необходимо выпустить из сосуда, чтобы при постоянной температуре давление упало до р2 = 300 кПа
в) какую массу газа необходимо выпустить дополнительно из сосуда, чтобы при повышении его температуры до Т3 = 127ºС давление р2 осталось неизменным
значение средней квадратичной скорости молекул в начальном состоянии и отношение средних кинетических энергий молекул, соответствующих температурам Т3 и Т1.
В закрытом сосуде объемом V = 10 л при температуре Т1 = 27ºС и давлении р1 = 3 МПа находится кислород. Найдите:
а) массу кислорода в сосуде
б) сколько молей кислорода необходимо выпустить из сосуда, чтобы при постоянной температуре давление упало до р2 = 300 кПа
в) какую массу газа необходимо выпустить дополнительно из сосуда, чтобы при повышении его температуры до Т3 = 127ºС давление р2 осталось неизменным
значение средней квадратичной скорости молекул в начальном состоянии и отношение средних кинетических энергий молекул, соответствующих температурам Т3 и Т1.
а) массу кислорода в сосуде
б) сколько молей кислорода необходимо выпустить из сосуда, чтобы при постоянной температуре давление упало до р2 = 300 кПа
в) какую массу газа необходимо выпустить дополнительно из сосуда, чтобы при повышении его температуры до Т3 = 127ºС давление р2 осталось неизменным
значение средней квадратичной скорости молекул в начальном состоянии и отношение средних кинетических энергий молекул, соответствующих температурам Т3 и Т1.
Похожие вопросы
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
а) Для расчета массы кислорода в сосуде воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Масса кислорода M = n * Mm, где Mm - молярная масса кислорода.
Mm = 32 г/моль (молярная масса кислорода)
Из уравнения состояния идеального газа выразим количество молей: n = PV / RT
n = (3 МПа 10 л) / (8.31 Дж/(мольК) * (27 + 273) К) = 1.11 моль
Теперь найдем массу кислорода: M = 1.11 моль * 32 г/моль = 35.52 г
Ответ: а) Масса кислорода в сосуде равна 35.52 г.
б) Для нахождения количества молей кислорода, которое нужно выпустить из сосуда, чтобы давление упало до 300 кПа, воспользуемся законом Бойля-Мариотта: P1V1 = P2V2.
Так как Т и количество молей газа остаются постоянными, можно записать: P1/P2 = V2/V1
V1 = 10 л, P1 = 3 МПа = 3000 кПа, P2 = 300 кПа
V2 = P1 V1 / P2 = 3000 кПа 10 л / 300 кПа = 100 л
Тогда количество молей, которые нужно выпустить, равно разности начального и конечного объемов: Δn = V1 - V2 = 10 л - 100 л = -90 л
Теперь найдем массу кислорода, которую необходимо выпустить: ΔM = Δn Mm = -90 моль 32 г/моль = -2880 г
Ответ: б) Необходимо выпустить 2880 г (или 2.88 кг) кислорода.
в) Для нахождения массы газа, которую нужно дополнительно выпустить из сосуда, чтобы при повышении температуры до 127ºС давление осталось неизменным, воспользуемся законом Гей-Люссака: P1/T1 = P2/T2
T2 = 127ºС = 400 К
Принимаем, что объем, количество молей и молярная масса газа остаются неизменными.
Тогда P1/T1 = P2/T2
P1 = 300 кПа, T1 = 27ºС = 300 К, P2 = 300 кПа, T2 = 400 К
300 кПа / 300 K = 300 кПа / 400 K
Отсюда следует, что дополнительно нужно выпустить 1/4 часть газа из сосуда, то есть масса газа, которую необходимо выпустить, равна 1/4 от начальной массы кислорода:
M_extra = 1/4 * 35.52 г = 8.88 г
Ответ: в) Необходимо дополнительно выпустить 8.88 г кислорода.
Для нахождения среднеквадратичной скорости молекул в начальном состоянии воспользуемся формулой:
v1 = sqrt(3RT1/Mm)
v1 = sqrt(3 8.31 Дж/(мольК) * 300 K / 32 г/моль) = 517 м/c
Для нахождения отношения средних кинетических энергий молекул, соответствующих температурам T3 и T1, воспользуемся формулой для кинетической энергии:
E = 3/2 kT
E3 / E1 = (3/2)kT3 / (3/2)kT1 = T3 / T1 = 127/27 = 4.7
Ответ: Среднеквадратичная скорость молекул в начальном состоянии равна 517 м/c, отношение средних кинетических энергий молекул, соответствующих температурам T3 и T1, равно 4.7.