- Как определить плотность смеси газов, газы даны в процентном соотношение — спрашивалка
- Объемная доля азота в газовой смеси 40 % кислорода 60% определите плотность смеси по водороду
- Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет 60%, а диоксида углерода — 40%
- Определите плотность смеси газов водорода массой m1=8 г и кислорода массой m2=64 г при температуре t=290 к и при давлении 0,1 мпа газы считать идеальными
- Примеры решенных задач по физике — контрольная 8(молекулярная физика, равновесное излучение, ядерные реакции)
Как определить плотность смеси газов, газы даны в процентном соотношение — спрашивалка
Надо было указать, при каких условиях необходимо найти плотность смеси газов. Будем считать, что тебе даны нормальные условия.
Рассмотрим пример.
Пусть тебе дана смесь двух газов – кислорода и водорода. Количество вещества смеси газов примем равным 1 моль.
n(смеси) = 1,0 моль
Объемные доли водорода и кислорода в смеси газов φ(О2) и φ(Н2).
На основании закона Авогадро объемные доли в смеси газов равны их мольным долям.
Х(О2) = φ(О2)
Х(Н2) = φ(Н2)
Для простоты расчетов мольные доли переводишь из процентов в доли единицы.
Х(О2) Х(Н2) = 1
Молярная масса смеси газов
M(смеси) = [X(О2)*M(O2) X(Н2)*M(H2)]/[X(O2) X(Н2)] = X(О2)*M(O2) X(Н2)*M(H2)
На основании закона Авогадро один моль газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 литра.
Плотность смеси газов находишь, разделив молярную массу смеси газов на молярный объем.
ρ(смеси) = M(смеси)/Vm
Vm = 22,4 л/моль
Если тебе даны массовые доли газов в смеси, то принимаешь массу смеси равной 1000 г.
m(смеси) = 1000 г
Массовые доли газов для удобства переводишь из процентов в доли единицы. Находишь массу каждого газа, а затем количество вещества каждого газа в смеси.
m(O2) = ω(О2)*m(смеси)
n(O2) = m(O2)/M(O2)
m(H2) = ω(H2)*m(смеси)
n(H2) = m(H2)/M(Н2)
n(смеси) = n(O2) n(H2)
По закону Авогадро находишь объем, занимаемый смесью при нормальных условиях.
V(смеси) = n(смеси)*Vm
Плотность смеси газов находишь, разделив массу смеси газов на объем смеси.
ρ(смеси) = m(смеси)/V(смеси)
Если условия отличаются от нормальных, то молярный объем находишь по
уравнению Менделеева – Клайперона.
P*Vm = n(смеси)*R*T
n(смеси) = 1 моль
Объемная доля азота в газовой смеси 40 % кислорода 60% определите плотность смеси по водороду
М (см) = 0,4*М (N2) 0,6*М (O2) = 0,4*28 0,6*32=30,4 г/моль
2. Dсм (Н2) = М (см) / М (Н2) = 30,4/2=15,2
Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет 60%, а диоксида углерода — 40%
38. Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет 60%, а диоксида углерода — 40%.
Решение:
Для вычисления плотности газовой смеси по водороду нам понадобится значение ее средней молярной массы. Ее найдем по формуле: М1 = ω(SО2)·М(SО2) ω(CО3)·М(CО2), где ω –доли газов в смеси (не в процентах), а М – их мольные массы.
М1 = 0,6·(32 2·16) 0,4·(12 2·16) = 0,6·64 0,4·44 = 56 г/моль.
Плотность газовой смеси по водороду D найдем по формуле D= M1/M2, где М1 – средняя молярная масса смеси газов, М2 – молярная масса водорода. M(Н2) = 2 г/моль.
D = 56 / 2 = 28.
К СОДЕРЖАНИЮ
Определите плотность смеси газов водорода массой m1=8 г и кислорода массой m2=64 г при температуре t=290 к и при давлении 0,1 мпа газы считать идеальными
Раздел: Молекулярная физика и термодинамика
Условие задачи:
Определите плотность смеси газов водорода массой m1=8 г и кислорода массой m2=64 г при температуре T=290 К и при давлении 0,1 МПа. Газы считать идеальными.
Подробное решение. Оформлено в Microsoft Word 2003. (Задание решено с использованием редактора формул)
Примеры решенных задач по физике — контрольная 8(молекулярная физика, равновесное излучение, ядерные реакции)
Ниже приведены условия и решения задач. Закачка решений в формате doc начнется автоматически через 10 секунд.
Задача 407.
Найти плотность 
газовой смеси, состоящей по массе из одной части водорода и восьми частей кислорода при давлении 
газовой смеси, состоящей по массе из одной части водорода и восьми частей кислорода при давлении и температуре
Дано : 
Найти g.
Решение. Пусть 
и 
и — масса водорода и кислорода,
и 
и — их парциальные давления,
объём смеси газов. Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для водорода имеем
( 1 )
а для кислорода
( 2 )
где 
— молярная масса водорода,
— молярная масса водорода, — молярная масса кислорода,
— универсальная газовая постоянная. Сложим левые и правые части уравнений (1) и (2), учитывая, что 
— универсальная газовая постоянная. Сложим левые и правые части уравнений (1) и (2), учитывая, что — давление смеси газов:
откуда объём 
Масса смеси 
поэтому её плотность
( 3 )
Пусть масса одной части составляет 
Тогда масса 
Тогда масса частей водорода
а масса 
а масса частей кислорода
Подставляем значения
и 
и в формулу (3):
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ: 
Задача 417.
Найти среднее число столкновений в 1 секунду молекул углекислого газа при температуре 
если длина свободного пробега при этих условиях равна
Дано: 
Найти 
Решение. Среднее число столкновения в единицу времени рассчитывается по формуле
( 4 )
где 
— средняя арифметическая скорость молекул, 
— средняя арифметическая скорость молекул, — средняя длина свободного пробега. В свою очередь скорость
находится по формуле
( 5 )
где 
— молярная масса углекислого газа 
— молярная масса углекислого газа
Подставляем (5) в (4)
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ:
Задача 427.
В баллоне объёмом 
литров находится гелий под давлением 
литров находится гелий под давлением и при температуре
после того, как из баллона было взято 
после того, как из баллона было взято гелия, температура в баллоне понизилась до
Определить давление 
Определить давление гелия, оставшегося в баллоне,и изменение внутренней энергии газа.
Дано:
Найти 
Решение. Пусть 
— начальная масса гелия. Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона
( 6 )
где 
— молярная масса гелия. После изъятия из баллона гелия массой 
— молярная масса гелия. После изъятия из баллона гелия массой его масса становится равной
и уравнение Менделеева – Клапейрона принимает вид
( 7 )
Из (6) находим массу 
и подставляем её в (7)
откуда давление 
( 8 )
Начальная внутренняя энергия гелия
а его конечная внутренняя энергия
где 
— число степеней свободы молекулы. Изменение внутренней энергии.
( 9 )
Подставляем начальную массу 
в формулу (9)
( 10 )
Проверка размерности:
Подставляем данные в формулы (8) и (10), учитывая, что гелий – одноатомный газ, поэтому имеются только три поступательные степени свободы 
Отрицательный знак 
указывает на то, что внутренняя энергия гелия уменьшается.
Ответ: 
Задача 437.
Азот массой 
адиабатически расширили в
а затем изобарно сжали до первоначального объёма. Определить изменение энтропии DS газа в ходе указанных процессов.
Дано: 
Найти 
Решение. Процессы, в которых участвует газ, изображены на рис.1 на
— диаграмме.
Процесс 1-2 представляет собой адиабатическое расширение, а процесс 2-3 – изобарное сжатие. Изменение энтропии в этих процессах
( 11 )
где 
— подводимое к газу количество теплоты. При адиабатическом процессе газ теплоизолирован и 
— подводимое к газу количество теплоты. При адиабатическом процессе газ теплоизолирован и Поэтому в данном процессе энтропия не изменяется:
При изобарном процессе при изменении температуры на малое значение
( 12 )
где 
— молярная теплоёмкость при постоянном давлении. Подставляем (12) в (11), получаем
( 13 )
где 
температура газа в состояниях 2 и 3. При изобарном процессе
поэтому
( 14 )
( см.рис.1). Молярная теплоёмкость при постоянном давлении
( 15 )
При этом число степеней свободы для двухатомной молекулы азота 
Подставляя (14) и (15) в ( 13), окончательно получаем
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Видно, что энтропия при переходе газа из состояния 1 в состояние 3 уменьшается.
Ответ: 
Задача 447.
За 5 мин. излучается энергия 
Площадь окошка 
Площадь окошка Принимая, что окошко излучает как абсолютно чёрное тело, определить температуру печи.
Дано: 
Найти 
Решение. Излучаемая энергия равна
( 16 )
где 
энергетическая светимость, 
энергетическая светимость, — площадь излучателя,
промежуток времени. Согласно закону Стефана – Больцмана энергетическая светимость абсолютно черного тела
( 17 )
где 
— постоянная Стефана- Больцмана, 
— постоянная Стефана- Больцмана, — температура. Подставляем (17)в (16)
откуда находим температуру 
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ: 
Задача 457.
В одном акте деления ядра урана 
освобождается энергия 
освобождается энергия Определить: 1) энергию, выделяющуюся при распаде всех ядер этого изотопа урана массой
2) массу каменного угля с удельной теплотой сгорания
эквивалентную в тепловом отношении 
эквивалентную в тепловом отношении урана
Дано: 
Найти 
Решение. Если в одном анте деления выделяется энергия 
то при распаде 
то при распаде ядер выделяется энергия
Рассчитаем количество ядер 
в уране массой 
в уране массой Количество урана
где 
где — молярная масса изотопа
Поэтому
где 
постоянная Авогадро. Таким образом, выделяемая энергия
Эквивалентная в тепловом отношении масса каменного угля
Проверка размерности:
Подставляем данные, предварительно переведя энергию 
из
из в
Ответ: 1) 
2) 2,8 тысячи тонн.