Question

100 баллов
Посудина, яка містить 2 г гелію, розірвалася при температурі 400 °С. Яка максимальна кількість азоту може зберігатися в такій посудині при 30 °С та при п'ятикратному запасі міцності ?
Тільки треба розписати там дано, розв'язання

Answer 1

Ответ:

Дано:

Маса гелію, що була у посудині: 2 г

Температура при розриві посудини: 400 °C

Температура, при якій потрібно визначити максимальну кількість азоту: 30 °C

Запас міцності посудини: 5

Розв'язання:

Максимальна кількість азоту, яку може зберігатися в посудині, може бути визначена за формулою ідеального газу:

PV = nRT

де P - тиск газу, V - об'єм газу, n - кількість речовини газу, R - універсальна газова стала, T - температура газу.

За умови, що посудина має запас міцності 5, тиск азоту у посудині можна визначити за формулою:

Pазот = Pгелій * 5

Для початкового гелію можна визначити тиск за формулою ідеального газу, де кількість речовини газу дорівнює масі гелію, поділеній на його молярну масу:

nгелій = mгелій / Mгелій

Pгелій = nгелій * R * Tрозрив / V

Де Mгелій - молярна маса гелію, Tрозрив - температура при розриві посудини.

Після визначення тиску гелію можна знайти кількість азоту за формулою:

nазот = Pазот * V / (R * T30)

де T30 - температура при якій потрібно визначити максимальну кількість азоту.

Знаючи об'єм посудини, можна знайти максимальну кількість азоту в грамах за формулою:

mазот = nазот * Mазот

Підставляючи дані, отримуємо:

Mгелію = 4 г/моль

Mазоту = 28 г/моль

Tрозрив = 400 + 273 = 673 K

T30 = 30 + 273 = 303 K

mгелію = 2 г

V = ? (не вказано в умові)

R = 8,31 Дж/(моль·К)

nгелій = mгелій / Mг