Цилиндрический сосуд объема 150 дм3 разделен подвижной перегородкой?

Физика | 5 - 9 классы

Цилиндрический сосуд объема 150 дм3 разделен подвижной перегородкой.

Первоначально в левой части сосуда находятся 4 моля водорода и 4 моля гелия.

В правой части находится 90 граммов воды.

Перегородка проницаема для водорода, но непроницаема для гелия и воды.

Всю систему нагревают до температуры 100o C.

Определить объем левой части сосуда после установления равновесия.

Ответить на вопрос
Ответы (1)
Lerchik11 27 окт. 2020 г., 16:12:13

Поскольку перегородка проницаема для водорода, то водород в итоге распределится по разные стороны от перегородки с равной концентрацией.

При равной температуре и концентрации по разные стороны перегородки по закону Больцмана – парциальное давление водорода окажется одинаковым, а стало быть, суммированное по обеим сторонам воздействие сил парциального давления водорода, которое будет испытывать перегородка именно за счёт водорода – окажется равным нулю.

Учитывая это, воздействие водорода на конечное равновесное положение перегородки – учитывать вообще не нужно.

При температуре 100°С, парциальное давление насышенного водяного пара, которое будет поддерживаться в правой секции окажется равным атмосферному, если для его насышенности будет достаточно массы воды (проверим это чуть позже).

Стало быть и парциальное давление гелия в левой секции окажется равным атмосферному Po.

Теперь легко посчитать через уравнение идеального газа и конечный объём Vл левой секции :

Po Vл = νRT ;

Vл = νRT / Po ;

Убедимся, что массы воды в правой секции Vп достаточно :

Vп = (m / μ) RT / Po , где m – масса испарившейся воды, а μ – её молярная масса ;

m = μPo Vп / (RT) ; учитвая, что Vп = V – Vл, получим :

m = μPo ( V – Vл ) / (RT) = μPo ( V – νRT / Po ) / (RT) ;

m = μ ( PoV / (RT) – ν ) ;

При этом должно выполняться :

0 < ; m < ; M, где М – масса всей воды :

0 < ; μ ( PoV / (RT) – ν ) < ; M ;

0 < ; PoV / (RT) – ν < ; M / μ ;

–M / μ < ; ν – PoV / (RT) < ; 0 ;

PoV / (RT)–M / μ < ; ν < ; PoV / (RT) ;

100 000 * 0.

15 / ( 8.

315 * 373 ) – 90 / 18 < ; ν < ; 100 000 * 0.

15 / ( 8.

315 * 373 ) ;

0 < ; ν < ; 4.

84 , что, как мы понимаем, выполнено ( ν = 4 моля ), а значит, воды в правой секции достаточно для достижения парциальным давлением насыщенного пара – значения атмосферного давления и не слишком много, так что давление не превысит атмосферное, а часть воды так и останется жидкой.

Иначе, условие возникновения устойчивого парциального давления насыщенного пара со значением атмосферного – можно проверить так :

0 < ; m < ; M, где М – масса всей воды :

0 < ; μ ( PoV / (RT) – ν ) < ; M ;

0 < ; PoV / (RT) – ν < ; M / μ ;

ν < ; PoV / (RT) < ; M / μ + ν ;

νR ( t° + 273 ) / Po < ; V < ; R ( t° + 273 ) ( M / μ + ν ) / Po

4 * 8.

315 * 373 / 100 000 ; / Po < ; V < ; 8.

315 * 373 ( 90 / 18 + 4 ) / 100 000 ;

0.

124 м³ < ; V < ; 0.

279 м³ ;

124 л < ; V < ; 279 л , что, как мы понимаем, выполнено, а значит, воды в правой секции достаточно для достижения парциальным давлением насыщенного пара – значения атмосферного давления и не слишком много, так что давление не превысит атмосферное, а часть воды так и останется жидкой.

Тогда :

Vл = νR ( t° + 273 ) / Po ;

Вычислим объём левой части сосуда после установления равновесия :

Vл = 4 * 8.

315 * 373 / 100 000 ≈ 0.

124 м³ = 124 л .

* * * любопытно, что вода в правой части сосуда при этом кипеть не будет, поскольку там будет находится ещё и водород с парциальным давлением P = νRT / V = 4 * 8.

315 * 373 / 0.

15 ≈ 83 кПа, так что общее давление, как в левой, так и в правой части сосуда окажется равным 183 кПа ≈ 1.

83 атм, а при таком давлении вода кипит при несколько большей температуре, примерно при 116°С.

Dinasai2011 5 июн. 2020 г., 03:21:35 | 10 - 11 классы

Сосуд объемом V = 120 л разделен перегородкой на две части?

Сосуд объемом V = 120 л разделен перегородкой на две части.

В одной части 3 моля гелия, в другой некоторое количество неона.

Температура каждого из газов равна Т = 360К.

Если убрать перегородку то давление получившейся смеси газов будет равно 0, 15 МПа.

Число молей неона равно.

Millionshic 17 дек. 2020 г., 17:03:12 | 5 - 9 классы

Помогите пожалуйста В сосуде находится 2 моль водорода?

Помогите пожалуйста В сосуде находится 2 моль водорода.

Сколько примерно молекул находится в сосуде?

Vfyayfvaйуцкуе 31 мая 2020 г., 11:05:03 | 5 - 9 классы

В сосуде находится 0?

В сосуде находится 0.

5 моль водорода.

Сколько молекул водорода содержится в сосуде?

Otmorozoc 6 апр. 2020 г., 21:59:19 | 10 - 11 классы

Задача 30 с ЕГЭ (сегодня) сосуд герметичный расположен горизонтально?

Задача 30 с ЕГЭ (сегодня) сосуд герметичный расположен горизонтально.

Разделён перегородкой на 2 одинаковые части (V1 = V2) В первой части сосуда находится 2 моль гелия, во второй - столько же аргона.

T1 = T2 = 200К гелий может переходить во вторую часть сосуда, аргон - нет.

(по - видимому, перегородка такая) Чему равно отношение вн.

Энергий газов после установления термодинамического равновесия?

Прошу объяснения : ) 50 баллов.

Mazad64 29 нояб. 2020 г., 18:18:24 | 10 - 11 классы

ПОМОГИТЕ, ОЧЕНЬ НАДО 1) Двум молям идеального одноатомного газа изобарически сообщают количество теплоты Q = 2 кДж?

ПОМОГИТЕ, ОЧЕНЬ НАДО 1) Двум молям идеального одноатомного газа изобарически сообщают количество теплоты Q = 2 кДж.

Определите изменение температуры газа и совершенную им работу.

2) Горизонтальный сосуд длиной L = 1, 5 м разделен на две части тонкой перегородкой, которая может двигаться без трения.

В левой части сосуда находится водород, в правой - кислород.

Определите отношение масс газов, если длина левой части сосуда L1 = 50 см.

Температуры газов одинаковы.

Kristj106 14 янв. 2020 г., 22:12:02 | 10 - 11 классы

Масса гелия в сосуде равна 4 г?

Масса гелия в сосуде равна 4 г.

Сколько атомов гелия находится в сосуде?

(молярная масса гелия 4 г / моль).

Wwwkolicomru 1 нояб. 2020 г., 05:44:50 | 10 - 11 классы

Теплоизолированный сосуд объемом 2 м3 разделен теплоизолированной перегородкой на две рвные части?

Теплоизолированный сосуд объемом 2 м3 разделен теплоизолированной перегородкой на две рвные части.

В одной части сосуда находится 2 моль гелия , а другой такое же количество моль аргона.

Температура гелия 300 К, а тем - ра аргона 600к.

Определите парциальное давление аргона в сосуде после удаления перегородки.

Sabinka10 22 мая 2020 г., 14:36:43 | 10 - 11 классы

В левом колене сообщающихся сосудов налита вода в правое колено сообщающихс сосудов , чтобы перегородка К осталась неподвижной?

В левом колене сообщающихся сосудов налита вода в правое колено сообщающихс сосудов , чтобы перегородка К осталась неподвижной?

Pac4ist 2 апр. 2020 г., 15:41:38 | 5 - 9 классы

СРОЧНО?

СРОЧНО!

Сосуд объемом 3 л разделен на 2 половины непроницаемой перегородкой.

В левой половине находится 2 моль гелия, в правой 1 моль водорода.

Температура в обоих сосудах 300 К.

Каким будет давление в сосуде, если убрать перегородку?

Подробное решение, пожалуйста.

ОЛЯ0603 23 дек. 2020 г., 21:41:48 | 10 - 11 классы

В сосуде находиться примерно 2 моль гелия?

В сосуде находиться примерно 2 моль гелия.

Сколько примерно атомов гелия в сосуде?

На странице вопроса Цилиндрический сосуд объема 150 дм3 разделен подвижной перегородкой? из категории Физика вы найдете ответ для уровня учащихся 5 - 9 классов. Если полученный ответ не устраивает и нужно расшить круг поиска, используйте удобную поисковую систему сайта. Можно также ознакомиться с похожими вопросами и ответами других пользователей в этой же категории или создать новый вопрос. Возможно, вам будет полезной информация, оставленная пользователями в комментариях, где можно обсудить тему с помощью обратной связи.