Помогите по физике
1) Идеальный газ. Давление повышено в 3 раза, Объем упал в 2 раза. Как изменилась температура?
2) В баллоне с температурой 25С находиться кислород. Давление в баллоне 2 атмосферы. Нужно найти плотность кислорода в баллоне.
3) При обычном давлении и температуре 20С, плотность воздуха составляет 1,2кг/
. Нужно найти мольную массу воздуха
Ответы
Ответ:
Закон Бойля-Мариотта описує зміну стану ідеального газу:P1 * V1 / T1 = P2 * V2 / T2де P1, V1, і T1 - початковий тиск, об'єм і температура, відповідно, і P2, V2, і T2 - кінцевий тиск, об'єм і температура, відповідно.У цьому випадку:
P1 = P (початковий тиск)
V1 = V (початковий об'єм)
T1 = T (початкова температура)P2 = 3P (тиск збільшено в 3 рази)
V2 = V/2 (об'єм зменшено в 2 рази)Ми шукаємо, як змінилася температура, тобто T2.Підставляємо значення у закон Бойля-Мариотта:P * V / T = 3P * (V/2) / T2Тепер спростимо:V / T = 3V / (2T2)Поділимо обидві сторони на V:1 / T = 3 / (2T2)Тепер ми виразимо T2:2T2 = 3
T2 = 3/2Отже, температура змінилася в 2 рази, або T2 = (1/2)T.Для знаходження плотності кислороду в баллоні ми можемо використати рівняння стану ідеального газу:PV = nRTде P - тиск, V - об'єм, n - кількість молей, R - універсальна газова стала, T - температура в абсолютних одиницях (Кельвіни).Ми можемо переписати це рівняння, щоб виразити кількість молей (n):n = PV / RTЗнаючи значення тиску (P), температури (T), універсальної газової сталої (R) та об'єму (V), ми можемо знайти кількість молей кислороду в баллоні.Тепер, щоб знайти плотність (ρ), використовуємо формулу:ρ = n / VПідставляючи значення n та V, отримуємо:ρ = (PV / RT) / Vρ = P / (RT)Підставляючи значення тиску (P), універсальної газової сталої (R) та температури (T) в абсолютних одиницях (Кельвіни), отримуємо плотність кислороду в баллоні.Мольна маса воздуху - це маса одного молю воздуху. Для знаходження мольної маси воздуху, спочатку знайдемо його склад. В атмосферному воздуху головними компонентами є кисень (O2) та азот (N2).Молекулярні маси:Маса одного атома кисню (O) приблизно дорівнює 16 г/моль.Маса одного атома азоту (N) приблизно дорівнює 14 г/моль.Молекула кисню (O2) містить два атоми кисню, отже, молекулярна маса O2 дорівнює 32 г/моль (16 г/моль * 2).Молекула азоту (N2) містить два атоми азоту, отже, молекулярна маса N2 дорівнює 28 г/моль (14 г/моль * 2).Склад повітря приблизно складається з 21% кисню (O2) та 78% азоту (N2), а решта - інші гази, такі як аргон, вуглекислий газ і інші.Тепер знайдемо середню мольну масу повітря:(0.21 * 32 г/моль) + (0.78 * 28 г/моль) + (інші гази) = приблизно 28.98 г/мольОтже, середня мольна маса воздуху становить приблизно 28.98 г/моль.
Объяснение://///
Если давление увеличено в 3 раза (P' = 3P) и объем упал в 2 раза (V' = V/2), то для температуры T' справедливо:
(P' * V') / T' = (P * V) / T
(3P * V/2) / T' = (P * V) / T
(3/2) * (P * V) / T' = (P * V) / T
Тепер решимо уравнение для T':
(3/2) * T' = T
T' = (2/3) * T
Температура увеличилась в 2/3 раза.
2) Для определения плотности кислорода (ρ) в баллоне при известных давлении (P) и температуре (T) можно использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
Для плотности можно записать как:
ρ = n / V
Теперь выразим n / V из уравнения состояния:
n / V = P / RT
Теперь подставим значения:
P = 2 атмосферы = 2 * 101.3 кПа (стандартное атмосферное давление)
T = 25°C = 298 К (переведено в Кельвины)
R - универсальная газовая постоянная (приближенно 8.314 Дж/(моль·К))
Теперь рассчитаем плотность:
ρ = (P / RT)
ρ = (2 * 101.3 кПа) / (8.314 Дж/(моль·К) * 298 К)
ρ ≈ 0.0098 кг/м³
3) Для определения мольной массы воздуха (M) при известной плотности (ρ) и условиях можно использовать следующее уравнение:
ρ = (n * M) / V
Тут n - количество вещества (моль), V - объем и M - мольная масса воздуха.
Мы знаем, что плотность воздуха (ρ) при нормальных условиях составляет 1.2 кг/м³. Також знаємо, що стандартна мольна маса газів при нормальних умовах становить приблизно 22,4 л/моль.
Ми також знаємо, що 1 літр = 0,001 м³.
Тепер підставимо значення в рівняння:
1.2 кг/м³ = (n * 0.0224 м³/моль * M) / 0.001 м³
Розв'яжемо для М:
M = (1.2 кг/м³ * 0.001 м³) / (0.0224 м³/моль)
M ≈ 53.57 г/моль
Отже, мольна маса воздуха становить приблизно 53.57 г/моль.