Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота

Нахождение парциального давления газов и общего давления смеси

Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота

Задача 47. 
0,350г металла вытеснили из кислоты 209 мл водорода, собранного над водой при 20°С и давлении 104,3 кПа. Давление насыщенного пара воды при этой температуре составляет 2,3кПа. Найти эквивалентную массу металла.
Решение:
Парциальное давление кислорода равно разности общего давления и парциального давления паров воды:

Обозначив искомый объём через  и, используя объединённое уравнение закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, находим V0:

 где Р и V — давление и объём газа при температуре T = 293К (273 +20 = 293); P0 = 101,325кПа; T0 = 273К;  = 102кПа; V0  — объём газа при н.у..

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

 Мольный объём любого газа при н.у. равен 22,4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен 22,4 : 2 = 11,2л или 11200мл. Тогда, используя формулу закона эквивалентов, рассчитаем эквивалентную массу металла: 

 Ответ: m(Э) = 20г/моль. 

Задача 48.
250 мл водорода собраны над водой при 26°С и давлении 98,7кПа. Давление насыщенного пара воды при 26°С составляет 3,4кПа. Вычислить объем водорода при нормальных условиях и его массу.
Решение:
Парциальное давление кислорода равно разности общего давления и парциального давления паров воды:

 Обозначив искомый объём через V0 и, используя объединённое уравнение закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, находим V0:

 где P и V — давление и объём газа при температуре T = 299К (273 +26 = 299); P0 = 101,325кПа; T0 = 273К; V0 = 95,3кПа;  -объём газа при н.у..

Учитывая, что 1г Н2 занимает 11200мл рассчитаем массу водорода, содержащуюся в 214,97мл, составив пропорцию:

 Ответ:  

Задача 49. 0,604г двухвалентного металла вытеснили из кислоты 581мл водорода, собранного над водой при 18°С и давлении 105,6 кПа. Давление насыщенного пара воды при 18°С составляет 2,1кПа. Найти относительную атомную массу металла.

Решение:

Парциальное давление кислорода равно разности общего давления и парциального давления паров воды.

Обозначив искомый объём через V0 и, используя объединённое уравнение закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, находим V0:

 где P и V — давление и объём газа при температуре T = 291K (273 + 18 = 291);  T0 = 273К; P0 = 101,325 Kпа; V0  -объём газа при н.у.

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

 Мольный объём любого газа при н.у. равен 22,4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен 22,4 : 2 = 11,2л или 11200мл. Тогда, используя формулу закона эквивалентов, рас-считаем эквивалентную массу металла:

 Молекулярная масса металла равна произведению эквивалентной массы на валентность его:

M(Me) = mЭ(Me) . B, где B — валентность металла. Тогда M(Me) = 12,16 . 2 = 24,32г/моль.    

Ответ: M(Me) = 24,32г/моль. 

Задача 50. 
Сосуд наполнен смесью кислорода и азота. При каком соотношении парциальных давлений массы газов будут одинаковы:  

 Решение:
Парциальным давлением любого газа в смеси называется давление, которое производил бы газ, занимая при тех же условиях объём всей газовой смеси.

Так как 1моль любого газа занимает одинаковый объём при одинаковых физических условиях (например, 22,4л при н.у.), следовательно, и парциальные давления  1-го моля любого газа при тех же физических условиях будут одинаковы.

Молекулярная масса кислорода больше молекулярной массы азота в 1,14 раза (32/!4 = 1,14), то при одинаковых массах данных газов, соответственно, парциальное давление азота будет в 1,14 раза меньше, чем у кислорода, т. е.:

Ответ: б).

Задача 51. Парциальное давление кислорода в воздухе равно 22 кПа. Чему равно содержание кислорода в процентах по объему: а) 42%; 6) 21%; в) 10,5%?

Решение:

Воздух представляет собой, в основном, смесь азота и кислорода. Для нахождения приведённого объёма кислорода, входящего в состав воздуха, приведённый к давлению смеси (Рвозд.) и температуре (Т) необходимо воспользоваться законом Бойля-Мариотта: 

где — объём кислорода; Vвозд. — объём воздуха; Рвозд. -общее давление смеси кислорода и азота (н.у.), 101,325кПа; — парциальное давление кислорода, 22кПа.

Сумма приведённых объёмов отдельных газов в смеси равняется общему объёму смеси, т. е.:

Отношение приведённых объёмов кислорода и азота к общему объёму воздуха называется объёмной долей и обозначается через r. Тогда: 

Следовательно, содержание кислорода в процентах по объёму в воздухе с учётом закона Бойля-Мариотта, равно:

Ответ: б) 

Задача 52. Водород собирали в одном случае над водой, в другом над ртутью при одинаковых условиях. В обоих случаях объем газа оказался одинаковым. Одинаковы ли количества собранного водорода: а) одинаковы; б) количество водорода, собранного над ртутью, больше; в) количество водорода, собранного над водой, больше?

Решение:

Водород собирали над водой и над ртутью при одинаковых условиях при этом объёмы обеих систем оказались одинаковы. Учитывая, что ртуть имеет большую плотность, чем вода, то можно предположить, что количество водорода, собранное над ртутью будет больше, чем собранное над водой.

В обоих случаях объём газовой смеси будет складываться из определённого объёма водорода и паров жидкости, над которой собран газ. Так как температура кипения ртути и её плотность значительно выше, чем у воды, то в равных объёмах газов водорода будет содержаться больше над ртутью, так как ртути (её паров) будет в смеси значительно меньше, чем паров воды.

Таким образом, вследствие малой испаряемости ртути по отношению к воде парциальное давление паров ртути над жидкой ртутью будет меньше, чем парциальное давление паров воды над жидкой водой при одинаковых условиях и, следовательно, парциальное давление водорода над ртутью будет больше, чем над водой. Отсюда вытекает, что количество водорода, собранного над ртутью, больше, чем над водой.  

Ответ: б).

Источник: http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1080-partsialnoe-davlenie-gazov-zadachi-47-52

Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории

Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте основные положения молекулярно-кинетической теории. Какими опытными данными они подтверждаются?

2. Что такое процесс? Перечислите изопроцессы и запишите законы, которыми они описываются.

3. Сформулируйте и поясните закон Авогадро. Что означает число Авогадро и чему оно равно?

4. Какой газ называется идеальным? Запишите уравнение состояния идеального газа.

5. Запишите и поясните основное уравнение МКТ. Какие следствия из него вытекают?

6. Что дает распределение Максвелла и какой физический смысл функции этого распределения?

7. Проанализируйте график функции распределения Максвелла.

8. Что дает барометрическая формула? Запишите ее.

9. Запишите распределение Больцмана и поясните его физический смысл.

10. Что такое длина свободного пробега молекулы? Чему она равна?

11. Назовите явления переноса в газах и запишите их экспериментальные законы.

Основные формулы

Экспериментальные газовые законы:

а) Бойля — Мариотта (изотермический процесс, Т = const)

;

б) Гей-Люссака (изобарический процесс, P= const)

;

в) Шарля (изохорический процесс, V= const)

;

г) Дальтона

;

давление смеси газов равно сумме парциальных давлений.

д) Авогадро: моли различных газов при одинаковых температуре и давлении занимают один и тот же объем.

е) Объединенный газовый закон:

Уравнение Менделеева — Клапейрона (уравнение состояния идеального газа)

,

где m — масса газа; m — молярная масса газа; R = 8,31 Дж/K×моль — универсальная газовая постоянная.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

,

где Ек — кинетическая энергия поступательного движения частиц,

или ,

где — средняя квадратичная скорость; k =1,38×10-23 Дж/К; n0 — число молекул в единице объема.

Среднее число столкновений каждой молекулы за единицу времени

,

где d — эффективный диаметр молекул газа (табличная величина).

Среднее число столкновений молекул в единице объема за единицу времени

.

Среднее число столкновение всех молекул за единицу времени

,

где N – общее число молекул.

Средняя длина свободного пробега молекул газа

Методические указания

1. Уравнение состояния идеального газа применимо к реальным газам при условиях, близким к нормальным (t0 = 0оC, P0 = 1,01×105 Па), а также к разряженным газам. При больших давлениях (P > 107 Па) или при слишком низких температурах реальные газы уравнению Менделеева — Клапейрона не подчиняются.

2. Следует помнить, что молярная масса. выраженная в граммах, численно равна атомной (молекулярной) массе в а.е.м. , взятой из таблицы Менделеева.

3. Быстрота движения частиц газа характеризуется средней скоростью — , средней квадратичной скоростью — , и наиболее вероятной скоростью – vв. Причем : : = 1,41 : 1,60 : 1,73.

Средней квадратичной скоростью пользуются, когда находится физическая величина, пропорциональная квадрату скорости (например, Ек, Р). Средняя скорость используется при вычислении среднего числа столкновений, среднего времени пробега, длины свободного пробега.

Наиболее вероятная скорость используется в задачах на закон распределения молекул по скоростям. Закон распределения молекул по скоростям и основное уравнение МКТ справедливы только для идеального газа.

ЗАДАЧИ

134. Какой объем занимают 10 г кислорода при давлении 100 кПа и температуре 20оС?

[7,6·10-3 м3]

135. Баллон объемом 12 л наполнен азотом при давлении 8,1 МПа и температуре 17оС. Какая масса азота находится в баллоне?

[1,13 кг]

136. Каким должен быть наименьший объем баллона, вмещающего 6,4 кг кислорода, если его стенки при 20оС выдерживают давление 15,7 МПа?

[31·10-3 м3]

137. В баллоне находилось 10 кг газа при давлении 10 МПа. Какую массу газа взяли из баллона, если давление стало равным 2,5 МПа? Температуру газа считать постоянной.

[7,5 кг]

138. Найти массу воздуха, заполняющего аудиторию высотой 5 м и площадью пола 200 м2, при давлении воздуха 100 кПа и температуре в помещении 17оС. Молярная масса воздуха равна
0,029 кг/моль.

[1,2 т]

139. 5 г азота, находящиеся в закрытом сосуде объемом 4 л при температуре 20оC, нагревают до температуры 40оС. Найти давления газа до и после нагревания.

[108 кПа; 116 кПа]

140. Найти плотность водорода при 15оС и давлении 97,3 кПа.

[0,081 кг/м3]

141. Некоторый газ при 10оС и давлении 200 кПа имеет плотность 0,34 кг/м3. Найти молярную массу газа.

[0,004 кг/моль]

142. 12 г газа занимают объем 4 л при 7оС. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равной 0,6 кг/м3. До какой температуры нагрели газ?

[1400 К]

143. В запаянном сосуде находится вода, занимающая объем, равный половине сосуда. Найти давление и плотность водяного пара при 400оС, зная, что при этой температуре вся вода обращается в пар.

[155 МПа; 0,5·103 кг/м3]

144. В первом сосуде объемом 3 л находится газ под давлением 0,2 МПа. Во втором сосуде объемом 4 л находится тот же газ под давлением 0,1 МПа. Температуры газа в обоих сосудах одинаковы. Под каким давлением будет находиться газ, если соединить сосуды?

[143 кПа]

145. В сосуде объемом 2 л находиться 6 г углекислого газа и 10 г закиси азота (N2O) при температуре 127оС. Найти давление смеси в сосуде.

[604 кПа]

146. В воздухе содержится 23.6 % кислорода и 76.4 % азота (по массе) при давлении 100 кПа и температуре 13оС. Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота.

[1,2 кг/м3; 21 кПа; 79 кПа]

147. В сосуде находиться 10 г углекислого газа и 15 г азота. Найти плотность смеси при 27оС и давлении 150 кПа.

[1,98 кг/м3]

148. В сосуде объемом 4 л находится 1г водорода. Какое число молекул содержит единица объема сосуда?

[7,5·1025 м-3]

149. Какое число молекул находится в комнате объемом 80 м3 при 17оС и давлении 100 кПа?

[2·1027]

150. В сосуде находится количество 10-7 молей кислорода и
10-6 г азота. Температура смеси 100оС, давление в сосуде 133 мПа. Найти объем сосуда, парциальные давления кислорода и азота и число молекул в единице объема.

[3,2 л; 98 мПа; 35 мПа; 2,6×1019 м-3]

151. Найти число молекул водорода в единице объема сосуда при давлении 266,6 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул составляет 2,4 км/с.

[4,2·1022 м-3]

152. Плотность некоторого газа равна 0,06 кг/м3, средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с. Найти давление, которое газ оказывает на стенки сосуда.

[5 кПа]

153. Средняя квадратичная скорость молекул некоторого газа
450 м/с. Давление газа 50 кПа. Найти плотность газа при этих условиях.

[0,74 кг/м3]

154. Найти среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при нормальных условиях. Диаметр молекул воздуха равен 0,3 нм.

[93 нм]

155. В сосуде объемом 0,5 л находится кислород при нормальных условиях. Найти общее число столкновений между молекулами кислорода в этом объеме за единицу времени.

[3·1031 с-1]

156. В сосуде объемом 100 см3 находится 0,5 г азота. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота.

[23 нм]

157. Найти среднее время между двумя последовательными столкновениями молекул азота при давлении 133 Па и температуре 10оС.

[1,6·10-7 с]

158. Какое давление надо создать внутри сферического сосуда, чтобы молекулы не сталкивались друг с другом?, если диаметр сосуда: а) D = 1 см; б) D = 10 см; в) D = 100 см? Диаметр молекул газа равен 0,3 нм.

[931 мПа; 93,1 мПа; 9,31 мПа]

159. Найти среднее число столкновений в единицу времени молекул некоторого газа, если средняя длина свободного пробега 5 мкм, а средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с.

[9,2·107 с-1]

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник: https://zdamsam.ru/a66994.html

1.1. Примеры решения задач

Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота

1.1.1.Определить для серной кислоты: 1)относительную молекулярную массу; 2)молярную массу.

Решение.1. Относительная молекулярная массавещества равна сумме относительныхатомных масс всех элементов, атомыкоторых входят в состав молекулы данноговещества,и определяется по формуле

r=niAri,

гдеni– число атомов i-гоэлемента, входящих в молекулу;

Ari– относительная атомная масса i-гоэлемента.

Химическаяформула серной кислоты имеет вид H2SO4.Так как в состав молекулы серной кислотывходят атомы трех элементов, то стоящаяв правой части равенства сумма будетсостоять из трех слагаемых и формулапримет вид

r=n1Ar1+n2Ar2+n3Ar3.

Изформулы серной кислоты далее следует,что n1=2,n2=1,n3=4.

Значенияотносительных атомных масс водорода,серы и кислорода соответственно равныAr1=1,Ar2=32,Ar3=16.Подставив численные значения niи Ariбудем иметь:

r=2+32+64=98.

2.Зная относительную молекулярнуюмассу,найдем молярную массу серной кислотыпо формуле

 =rk,

гдеk=10-3кг/моль.

Подставивв последнее выражение значения величин,получим =98710-3кг/моль.

1.1.2.Определить молярную массу смеси смкислорода массой m1=25г и азота массой m2=75г.

Решение.Молярная масса смсмеси, есть отношение массы смеси mсмк количеству вещества смсмеси:

см=mсм/см.

Массасмеси равна сумме масс компонентовсмеси: mсм=m1+m2.

Количествовещества смеси равно сумме количестввещества компонентов

Подставиввыражения mсми смв ранее записанную формулу для молярноймассы получим

где1=3210-3кг/моль, 2=2810-3кг/моль.

Подставив,значение величин и произведя вычисление,будем иметь

см=28,9.10-3кг/моль.

1.1.3.Определить число молекул N,содержащихся в объеме V=1мм3воды, и массу m1одной молекулы воды. Считая условно,что молекулы воды имеют вид шариков,соприкасающихся друг с другом, найтидиаметр dмолекул.

Решение.Число молекул N,содержащихся в некоторой системе массойm,равнопроизведению постояннойАвогадрона количество вещества N=NА.

Таккак =m/,где -молярнаямасса,то

N=(m/)NА.

Выразивв формуле массу как произведение плотности на объем V,получим

N=(V/)NА.

Произведемвычисления, учитывая =1810-3кг/моль, =1103кг/м3,V=110-9м3,N=6,021023моль-1:

.

Массуодной молекулы m1можно найти по формуле

Еслимолекулы воды плотно прилегают друг кдругу, то можно считать, что на каждуюиз них приходится объем (кубическаяячейка)

V1=d3,

гдеd-диаметрмолекулы.

Отсюда

d=V11/3.

ОбъемV1найдем, разделив молярный объем Vна число молекул в моле, т.е. на NА:

V1=Vm/NА.

Тогдадля диаметра одной молекулы будем иметь:

d=(Vm/NА)1/3,

гдеVm=/p

Окончательно

d=(/(pNА))1/3.

Произведемвычисления

1.1.4.В баллоне объемом 10 л находится гелийпод давлением p1=1МПа и при температуре T=300К. После того как из баллона было взятоm=10г гелия,температура газа понизилась доТ=290 К Определить давление pгелия оставшегося в баллоне.

Решение.Для решения задачи воспользуемсяуравнением Менделеева-Клапейрона,применив его дважды к начальному иконечному состояниям газа:

;

,

гдеm1,m2– массы гелия в баллоне в начальном иконечном состояниях;

 – молярнаямасса гелия;

R– универсальная газовая постоянная;

T1и T2– температуры газа в начальном и конечномсостояниях.

Массыm1и m2гелия найдем из уравненияМенделеева-Клапейрона:

m1=p1V/(RT1),

m2=mp2V/(RT2).

Тогда масса гелияоставшегося в баллоне будет равна

Длядавления pгелия, оставшегося в баллоне, будемиметь:

или

Численно

.

1.1.5.Баллон содержит 80 г кислорода и 320 гаргона. Давление смеси 1МПа, температура300 К. Принимая данные газы за идеальные,определить объем баллона.

Решение.По закону Дальтона, давление смеси равносумме парциальных давлений газов,входящих в состав смеси. Парциальныедавления кислорода p1и аргона p2можно определить, воспользовавшисьуравнением Менделеева-Клапейрона

p1=m1RT/(1V), p2=m2RT/(2V).

Следовательно, позакону Дальтона, давление смеси газов

или

Откудаобъем баллона

Подставив численныезначения, будем иметь

1.1.6.Какое количество молекул находится вкомнате объемом 80 м3притемпературе 17 oСи давлении 750 мм. рт. ст?

Решение.Количество молекул N,содержащееся в комнате, можно определить,зная массувоздуха m,егомолярную массу и число Авогадро NА.Число молекул в одном киломоле газаравно числу Авогадро. А число киломолейсодержащихся в массе m,определяется соотношением:

=m/.

Следовательно,

N=m/(NА).

Массуmсодержащегося в комнате воздухаопределяем из уравнения Менделеева-Клапейрона

гдеp– давление воздуха;

V– объем;

R– универсальная газовая постоянная;

T– абсолютная температура (T=t+273 );

m– масса воздуха.

Следовательно,для числа молекул воздуха имеем:

Подставляя вседанные, предварительно выразив их всистеме СИ, будем иметь

1.1.7.Найти среднюю кинетическую энергиювращательного движения одной молекулыкислорода при температуре T=350К, а также кинетическую энергиювращательного движения всех молекулкислорода массой 4 г.

Решение.Согласно теореме о равномерномраспределении энергии по степенямсвободы, накаждую степень свободыприходится энергия:

,

гдеk– постоянная Больцмана;

Т– абсолютная температура.

Молекулакислородадвухатомная, поведение такоймолекулы описывается 5-ю степенямисвободы (три изних приписываютсяпоступательному движению и две-вращательному).

Следовательно,кинетическая энергия вращательногодвижения молекулы кислорода может бытьрассчитана по формуле:

=2=21/2kТ=kТ.

Энергиявращательного движения всех молекул,содержащихся в 4 г кислорода, может бытьопределена как произведение числамолекул Nна энергию одной молекулы:

Wк=N=NkТ.

Число молекулопределяется соотношением:

где– молекулярная масса кислорода;

m– его масса;

NА– число Авогадро.

Таким образом

Подставив численныезначения, предварительно выразив их всистеме СИ, будем иметь:

=1,3810-23.350=4,8310-21Дж;

.

1.1.8.Масса 10 г кислорода находится придавлении 304 кПа и температуре 10 oС.После расширения вследствие нагреванияпри постоянном давлении кислород занялобъем 10 л. Найти объем газа до расширения,температуру газа после расширения,плотности газа до и после расширения.

Решение.Согласно условию задачи, расширениегаза вследствие нагревания происходилопри постоянном давлении. В этом случаеоказывается справедливым соотношение

.

Дляопределения температуры газа послерасширениявоспользуемсяуравнениемМенделеева-Клапейрона дляконечного состояния газа

,

гдеp2– давление газа после расширения;

V2– его объем после расширения;

m– масса газа;

 – молекулярнаямасса кислорода;

R– универсальная газовая постоянная;

T2– абсолютная температура газа.

Следовательно,дляконечной температуры имеем

Дляопределения объема газа до расширенияможно вновь воспользоваться уравнениемМенделеева-Клапейрона, записанным дляпервоначального состояния газа:

гдеp1,V1,T1– его давление, объем и температура дорасширения.

Изданногоуравнения имеем

.

Учитываято, что плотность газа 1=m/V1,подставляя значения V1и V2из уравненийМенделеева-Клапейрона, записанные длясоответствующих состояний, для плотностикислорода до и после расширения будемиметь

и

Подставляячисленные значения в системе СИ,окончательно имеем:

1=4,14кг/м3,

2=1кг/м3.

1.1.9.Массагаза 12 г занимает объем 4 л при температуре7 oC.После нагревания газа при постоянномдавлении его плотность стала равной0,6 кг/м3.До какой температуры нагрели газ?

Решение.Воспользовавшись уравнениемМенделеева-Клапейрона

можнопоказать, что между плотностью газа=m/Vи давлением существует связь

Следовательно,в начальномсостоянии давление газа:

Вконечном:

Таккак нагревание газа производилось припостоянном давлении, то p1=p2

.

Отсюда

Подставляячисленные значения, в системе СИ, дляконечной температуры будем иметь:

1.1.10.В баллоне находилась масса m1=10кг газа при давлении p1=10МПа. Какую массу газа взяли из баллона,если давление стало равным p2=2,5МПа? Температуру газа считать постоянной.

Решение.Запишем уравнение состояния идеальногогаза (уравнение Менделеева-Клапейрона)для двух состояний: начального и конечного

и

Извторогосоотношения определяем объемсосуда и подставляем его значение впервое, имеем:

Изпоследнего соотношения получаемсвязьмежду давлением газа в сосуде и егомассой для данного случая:

Отсюда масса газаоставшегося в баллоне:

.

Таккак масса израсходованного газаm=m1-m2,тоокончательно, после соответствующихпреобразований, имеем

Подставляячисленныезначения в системе СИ определяем массувзятого из баллона газа:

1.1.11.В сосуде находится масса m1=14г азота и масса m2==9г водорода при температуре 10 oСи давлении 1 МПа. Найти молярную массусмеси и объем сосуда.

Решение.По закону Дальтона давление смеси газовравно сумме парциальных давленийкомпонентов входящих в смесь

p=p1+p2,

гдеp– давление смеси;

p1– парциальное давление азота;

p2– парциальное давление водорода.

Изуравнения Менделеева-Клапейрона:

Длякаждого из давлений (смеси и парциальных)можно записать:

Следовательно,так как p=p1+p2,имеем

откуда

Изпоследнего соотношения для молекулярноймассы смеси будем иметь

ИзуравненияМенделеева-Клапейрона, для смеси газов,объем сосуда равен:

Подставляячисленныезначения в системе СИнаходиммолекулярнуюмассу смеси:

и объем сосуда

1.1.12.Для получения хорошего вакуума встеклянном сосуде необходимо прогреватьстенки сосуда при откачке для удаления,адсорбированного газа.

На сколько можетповыситься давление в сферическомсосуде радиусом 10 см, если адсорбированныемолекулы перейдут со стенок в сосуд?Площадь поперечного сечения молекулSo==10-19м2.

Температура газа в сосуде 300 oС.Слой молекул на стенках считатьмономолекулярным.

Решение.Для определения давления воспользуемсяосновным уравнением молекулярно-кинетическойтеории в виде

p=nokT,

гдеno– число молекул в единице объема;

k– постоянная Больцмана;

Т– абсолютная температура газа.

С учетом того, что

no=N/V,

гдеN– число молекул в объеме V,для давления имеем

Поусловиюзадачислой молекул в сосуде мономолекулярный,следовательно число молекул в нем можноопределить исходя из соображений:

гдеS=4r2– площадь поверхности сосуда;

So– площадь поперечного сечения молекулгаза.

Таккак сосуд сферический, то его объемV=4/3r3.

Таким образом,окончательно для давления газа в сосудебудем иметь соотношение:

Подставляячисленныезначения в полученноесоотношение всистеме СИ определяем давление газа всосуде

1.1.13.В воздухе содержится 23,6 % кислорода и76,4 % азота (по массе) при давлении 100 кПаи температуре 13 oС.Найти плотность воздуха и парциальныедавления кислорода и азота.

Решение.Для определения плотности воздухавоспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона

откуда

а.

Дляопределения парциальных давлений такжевоспользуемся уравнениемМенделеева-Клапейрона, записанным длякаждого из компонентов, входящих в смесьвоздуха:

гдеV– объем воздуха.

Откуда

Таккак =m/V,то V=m/,следовательно

Подставляячисленныезначения в системе СИ для плотностивоздуха и парциальных давлений кислородаиазота будем иметь:

1.1.14.В сосуде находится количество =10-7моль кислорода и масса m2==10-6г азота. Температура смеси 100 oС,давление в сосуде p=133мПа. Найти объем сосуда, парциальныедавления кислорода и азота и числомолекул в единице объема.

Решение.Для решения задачи воспользуемсяуравнением Менделеева-Клапейрона,записанным для смеси газов в виде

гдесм=1+1=(1+m2/2)– число молей или киломолей газовсоставляющих смесь.

Имеем

pV=(1+m2/2)RT.

Отсюда

V=(1+m2/2)(RT/p).

Парциальныедавления компонентов образующих смесьопределяем так же из уравненияМенделеева-Клапейрона, записанным длякаждого из газов

p1V=1RT и p2V=(m2/2)RT.

Откудадля парциальных давлений кислорода иазота соответственно имеем

p1=1RT/V;

p2=m2RT/2V.

Дляопределения числа молекул в единицеобъема необходимо воспользоватьсяосновным уравнением молекулярно-кинетическойтеории для давления

p=nokT.

Источник: https://studfile.net/preview/2968164/page:4/

ПОИСК

Найти плотность воздуха и парциальные давления кислорода и азота
    Пример 1. В сухом воздухе содержится 78,09 об.% азота, 20,95 об.% кислорода, 0,932 об.% аргона, 0,03 об.% углекислого газа. Рассчитайте парциальные давления газов, если общее давление равно 101,3 кПа. [c.

36]

    В воздухе парциальные давления газов равны азота — 79034 Па кислорода — 21279 Па аргона — 983 Па углекислого газа — 30 Па. Вычислить значения объемных долей этих газов в воздухе. [c.

25]

    Парциальные давления газов, составляющих воздух, имеют следующие значения в паскалях р(М2)=79034 Р(02)=21279 р(Аг)=983 р(С02)=30. Найдите объемные доли этих газов в %. Ответ 78,00 21,00 0,97 0,03%. [c.24]

    Вдыхаемый воздух содержит 20,9% кислорода, 79% азота и 0,03% двуокиси углерода выдыхаемый воздух содержит 16,3% кислорода, 79,7% азота и 4% двуокиси углерода (по объему, в расчете на сухой воздух).

Определите парциальное давление газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, приняв общее давление этих газов для вдыхаемого воздуха 740 мм рт. ст., а для выдыхаемого — 710 мм рт. ст. [c.

32]

    Десорбция (отдувка) примесей [5.28, 5.37, 5.55, 5.58]. Метод основан на удалении органических и неорганических соединений через открытую водную поверхность с использованием инертного газа или воздуха. Десорбция обусловлена более высоким парциальным давлением газа над раствором, чем давление в окружающей атмосфере.

Степень удаления соединений из сточных вод зависит от их природы и повышается с ростом температуры раствора и концентрации растворенных солей и с увеличением поверхности контакта фаз. Десорбированное соединение направляется на дополнительную регенерацию путем адсорбции или обезвреживания термическими или химическими методами. [c.

485]

    Методы удаления газов из воды подразделяют на физические и химические.

Как известно, растворимость газов в жидкостях при малых давлениях вполне удовлетворительно описывается законом Генри, а зависимость парциального давления газа над его раствором от температуры — уравнением Клаузиуса—Клапейрона.

В атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода и 0,1—0,3% углекислоты. Поэтому аэрацией воды углекислота может быть удалена при обычных температурах, а для удаления кислорода [c.965]

    Наряду с парциальными давлениями газов, входящих в смесь, применяются парциальные объемы этих газов.

Чтобы определить парциальный объем, например, азота в воздухе при данной температуре, нужно из взятого объема воздуха при постоянной температуре и постоянном объеме удалить все газы, кроме азота, затем при той же температуре сжать оставшийся азот до такого объема, при котором его давление окажется равным давлению взятой смеси газов, после чего измерить получившийся объем. Этот объем и будет равен парциальному объему азота во взятом количестве воздуха при данной температуре. [c.27]

    Сухой воздух имеет примерно состав (об. доли, %) N2 78,09 О2 20,95 Аг 0,93 СО2 0.03. Каковы парциальные давления газов, входящих в состав воздуха, при нормальном атмосферном давлении  [c.22]

    Нужно иметь в виду не давление вообще, а давление именно того газа, который растворен. Например, если насытить минеральную воду углекислым газом (СОа) под давлением, равным одной атмосфере, то при открывании бутылки на воздухе при атмосферном давлении СОа будет выделяться, так как в воздухе парциальное давление СОд составляет около 0,03 атмосферы. [c.154]

    Поровое пространство мембраны заполнено бинарной газовой смесью, давление которой равно р +р2, где — парциальное давление паров воды, а рг — парциальное давление воздуха.

Парциальное давление насыщенных паров воды на стороне мембраны, граничащей с водой, определяется ее температурой, а на газовой стороне мембраны в условиях достаточного конвективного обмена воздуха может быть принято равным нулю.

В стационарном случае источников и стоков нет, поэтому поток воздуха повсюду равен нулю и в соответствии с оценками течение может считаться пуазейлевским. Так как р задано, то для того, чтобы оценить перепад суммарного давления смеси на границе газ — жидкость, необходимо рассчитать соответствующее парциальное давление воздуха [c.166]

    В боровах имеется подводка воздуха для сжигания газов, образующихся в процессе активации, с целью поддержания необходимого температурного режима и разности парциальных давлений газов в продуктовых и газовых каналах, благодаря чему обеспечивается правильный диффузионный процесс в шихте. [c.528]

    Атмосферное давление представляет собой сумму парциальных давлений газов, входящих в состав воздуха, т. е. азота, кислорода, инертных газов, углекислого газа и паров воды. Так как содержание последних двух составных частей в воздухе подвержено значительным колебаниям, то парциальное давление их, конечно, меняется. [c.85]

    Метанол смешивается во всех отношениях с водой и многими органическими жидкостями, но плохо смешивается с алифатическими углеводородами.

Он хорошо поглош ает пары воды, диоксид углерода и некоторые другие веш ества, поэтому хранить безводный метанол высокой степени чистоты затруднительно. Следует отметить хорошую растворимость в метаноле большинства газов.

Так, растворимость в метаноле компонентов воздуха (в м /м , приведенные к нормальным условиям) при парциальном давлении газа, равном 0,1013 МПа, составляет [ИЗ]  [c.129]

    За пределы воспламенения принимают концентрации горючего газа в воздухе, при которых пламя распространяется до верха реакционного сосуда, а при уменьшении (нижний предел) или повышении (верхний предел) парциального давления газа по шкале манометра на 133,3 Па (1 мм рт. ст.) пламя больше не распространяется на весь объем смеси. При этом необходимо, чтобы результаты воспроизводились не менее трех раз. [c.164]

    В практике газоснабжения применяются не только чистые углеводороды и их смеси, но и взрывобезопасные смеси углеводородов с воздухом.

Точка росы, при которой начинается выпадение конденсата из газовоздушной смеси, зависит от парциального давления газа в смеси. На рис. 2.

5 приведены точки росы смесей пропана, изобутана и я-бутана с воздухом в зависимости от давления и объемной доли их в смеси. [c.76]

    Отгонка в токе инертного газа (собственно десорбция) является процессом, обратным абсорбции растворенный газ переходит из раствора (над которым парциальное давление газа больше, чем в газовой смеси) в инертный газ. Для десорбции в токе газа применимы уравнения (3—34) и (3—37), но со знаком минус перед правой частью.

Отгонку в токе инертного газа осуществляют обычно в насадочных или тарельчатых колоннах. Раствор газа в поглотителе подается в колонну сверху, а снизу продувается инертный газ из нижней части колонны отводится регенерированный растворитель, а из верхней—выделенный газ в смеси с инертным газом.

Применяя в качестве инертного газа воздух или другой газ, нельзя выделить из раствора газообразный компонент в чистом виде описанный способ применяется только для регенерации поглотителя (когда извлекаемый из газовой смеси компонент не представляет ценности) или же для обогащения газов, т. е.

получения газовой смеси с более высоким содержанием компонента, чем первоначальная газовая смесь. [c.606]

    В обычных условиях в альвеолярном воздухе содержится кислород, азот, углекислота и водяные пары. Последние находятся в нем в состоянии полного насыщения. Давление их зависит от температуры тела (37 — 40°) и колеблется от 47 до 55 мм ртутного столба.

Это значит, что водяные пары занимают в альвеолярном воздухе объем, составляющий от 6,2 до 7 об.%.

Численные значения парциальных давлений газов, входящих в состав альвеолярного воздуха, будут зависеть от процента их содержания и общего давления за вычетом парциального давления водяных паров. [c.23]

    Двуокись углерода СО является примесью воздуха. Среднее содержание ее в атмосферном воздухе составляет 0,03%, т. е. 300 см , или 600 мг в 1 л воздуха парциальное давление 0,0003-760=0,23 мм рт. ст. В тех районах, где в атмосферу выбрасывается значительное количество отходящих газов, содержание двуокиси углерода повышается. [c.382]

    Как уже было указано, для упрощения вычислений эквивалентный диаметр пузырька и скорость его подъема приняты постоянными и соответствующими их значениям при Ь = Н/2 изменением объема вследствие убыли кислорода пренебрегаем.

Погрешность допущения о постоянстве величины Ст — равновесной концентрации кислорода — целесообразно оценить, так как она возрастает по мере возрастания степени использования кислорода А.

Принимая парциальное давление кислорода внутри пузырька постоянным при равенстве температур газовой и жидкостной сред, запишем Ст = С/от, где а-г — коэффициент фазового равновесия кислорода при данной температуре или абсорбционная константа Бунзена (объем газа, растворенного в единице объема воды при данной температуре и при парциальном давлении газа 105 Па). Значения От в зависимости от температуры т, плотности воздуха Р1 и концентрации кислорода С в газовой фазе приведены в табл. 3. [c.33]

    Понятие о парциальном давлении газов, очевидно, должно быть прилагаемо не только к образованию растворов, но и ко всем случаям химического действия газов. Особенно многочисленны его приложения в физиологии дыхания, потому что в нем действует лишь кислород воздуха [66]. [c.72]

    Парциальные давления газов в воздухе [239] [c.245]

    Согласно закону Дальтона полное давление смеси равно сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь. Так, давление влажного воздуха равно сумме давлений всех газов, входящих в состав атмосферного воздуха, и водяных паров. [c.12]

    Следовательно, при температуре 910°С происходит разложение карбоната, если в отходящем газе парциальное давление СОг будет меньше I атм. В атмосферном воздухе парциальное давление СОг выражается приблизительно в 0,0003 атм. Для такого давления газа равновесная температура по уравнению (417) будет равна 817° К, или 544° С. [c.183]

    Дальтон (1807) установил, что общее давление Р газовой смеси равно сумме Е парциальных давлений р, составляющих смесь газов Р = 1р. Парциальным, или частичным, давлением называется давление, которое производил бы данный газ, занимая один весь объем смеси.

Так, в воздухе парциальное давление азота равно 0,8 атм. Авогадро (1811) установил, что при одинаковых значениях р и и объемы разных газов содержат одинаковое число молекул (молей).

1 моль любого вещества, содержащий 6,02 10 молекул ( число Авогадро — Ы ), занимает в газообразном состоянии при нормальных условиях объем 22,41 л. [c.288]

    Р парциальное давление газа в воздухе. атм  [c.226]

    При растворении воздуха в масле соотношение между входящими в состав воздуха газами изменяется.

Так, воздух содержит по объему азота и кислорода соответственно 78 и 21%, а если он растворен в масле, то содержит по объему азота 69,8 и кислорода 30,2% Равновесное содержание углекислого газа в масле над воздухом составляет по объему 0,01—0,03%, что соответствует обычной концентрации этого газа в воздухе.

Растворимость газа в масле при данной температуре зависит от парциального давления газа (рис. 7.11). Изучение динамики этого процесса позволило установить [7.17], что при данном диаметре газового включения время полного растворения его в масле тем меньше, чем меньше остаточное давление газа, растворенного в масле (рис. 7.12). [c.205]

    Если раствор какого-нибудь газа в воде оставить на воздухе, то газ совершенно выделится из раствора и заменится воздухом это, конечно, относится только к тем газам, которых нет в самом атмосферном воздухе.

Явление это объясняется весьма просто на основании закона Генри — Дальтона каждый газ растворяется настолько, насколько позволяет ему его парциальное давление а так как парциальное давление газа, находящегося в растворе на поверхности жидкости, сравнительно с давлением атмосферного воздуха совсем ничтожное, то газ мало-помалу и уступает свое место атмосферному воздуху, а сам распространяется в атмосферу. [c.46]

    В таблице, находящейся на прибор , указаны концентрации газа и соответетвующие им парциальные давления при различном атмосферном давлении.

Найдя парциальное давление газа, соответствующее испытуемой концентрации, осторожно поворачивают кран 8 и, впуская воздух, устанавливают вакуум, по величине равный парциальному давлению газа.

Переведя кран 7 в положение //, открывают кран 9 и с помощью уравнительного сосуда передавливают газ во взрывную пипетку до тех пор, пока уровень ртути в манометре не опустится до 0. После этого кран 9 перекрывают, а кран 7 устанавливают в положение III.

Таким образом, во взрывной пипетке создается желаемая концентрация газа. Для проверки взрываемости полученной смеси включают рубильник на высоковольтном индукторе и пропускают в смеси искру. Если смесь взрывается, появляется пламя, распространяющееся от контактов к концам вз])ывной пипетки, если же она не взрывается, пламени нет. [c.145]

    Здесь р — плотность газа 8 — его растворимость (зависит от температуры и солености воды и от парциального давления газа в воздухе) -концентрация молекул газа на глубине г. Таким образом, имеет размерность скорости и численно увеличивается при усилении турбули-зации водной массы, т. е. при усилении ветра. [c.99]

    Изменение давления воздуха приводит к изменению парциального давления газов, входящих в его состав. Парциальное давление любого газа пропорционально его процентному содержанию в смеси.

Если общее даВоЧение омеси газов в воздухе равно 760 миллн метрам ртутного столба, то парциальное давлен ие -азота, объем которого составляет 78 проценто-в общего объема воздуха, равно 592,8 миллиметра ртутного столба. Парциальное давление кис-порода, занимающего 2 процент общего объема воздуха, составит 159,6 миллиметра.

На все остальные газы, входящие в состав воздуха, останется всего лишь один процент общего давления, или 7,6 миллиметра рт т-ного столба. [c.7]

    Одно- или двухступенчатая откачка адсорбционными насосами объема от атмосферного давления обеспечивает достижение предельного давления, определяемого суммой парциальных давлений гелия и неона в откачиваемой смеси газов. В воздухе парциальное давление гелия и неона составляет 1,7-10- мм рт. ст.

Практическое предельное давление, достигаемое при одно- или двухступенчатой откачке воздуха, достаточно близко к этой величине. При отсутствии этих неадсорбирующих-ся компонентов расчетное предельное давление насоса при откачке небольщих объемов, заполненных, например, азотом, определяемг е по изотерме адсорбции, составляло бы 10 —10 мм рт. ст.

при одноступенчатой и мм рт. ст. при двухступенчатой откачке от ат- [c.140]

    Концерном Бауер АГ разработан также принципиально новый способ флотации путем дегазации предварительно насыщенного воздухом активного ила в системе аэробной очистки сточных вод под избыточным давлением [36-37].

При разбрызгивании суспензии избыточного ила в специальном устройстве флотационной камеры парциального давления газов (в основном N2 и СО2), насыщающих систему, резко падает. Последняя дегазируется, а активный ил образует флотат в виде сливок. Для этого процесса разработан специальный флотатор вертикально-проточного типа.

Он состоит из цилиндрического резервуара, внутри которого расположена флотационная камера с воронкообразным соплом в центре. Камера имеет диаметр, меньший или [c.78]

    Вакуумная стойкость ОСМ ПФ оценивалась путем качественного анализа остаточной атмосферы над пленкой материала, помещенного в вакуумную систему. Для этой цели использовался омегатронный измеритель парциальных давлений ИПДО-1, датчик которого представляет собой небольшую стеклянную лампу напаиваемую на вакуумную систему.

Испытанию подвергался материал ПФ-41, который предварительно термообрабатывали на воздухе при 400° в течение 7 час. Измерения проводились при комнатной температуре. Парциальное давление газов определялось с точностью +25%. Спектры, зарегистрированные омегатроном, представляют собой обычный фон аналитической системы. [c.

108]

    На рис. 96 изображены как истинная сублимация, так и псевдосублимация. Если имеют дело с веществом с тройной точкой при давлении выше атмосферного, то происходит истинная сублимация. Этот процесс изображен в виде цикла AB DE. Исходное твердое вещество А нагревается до некоторой температуры, представленной в точке В.

Увеличение упругости пара вещества изменяется по кривой сублимации от А до В. Конденсационная сторона процесса представлена штриховой линией B DE. По мере того, как пар проходит из испарителя в конденсатор, он может слегка охлаждаться, и разбавляется, как только смешивается с таким инертным газом, как воздух.

Следовательно, точка С, соответствующая температуре и парциальному давлению газа, несколько ниже точки В и может быть принята за состояние на входе в конденсатор. После того как пар входит в конденсатор, он смешивается с более инертным газом и парциальное давление вещества и его температура падают до некоторой точки D.

Затем пар охлаждается при постоянном давлении до состояния, представленного точкой Е, соответствуюшей температуре конденсатора. [c.234]

    Из фиг. 15 в.вдно, что чем выше температура смеси, тем больше работа сжатия влажного газа по сравнению с сухим это объясняется увеличивающейся работой как на сжатие пара, так и на сжатие воздуха, парциальное давление которого при повышении температуры делается все меньше. [c.134]

    Проникание и растворение кислорода в питательной воде следует ограничивать, тщательно закрывая доступ воздуха, или путем термической обработки воды (иодогрев воды — высокое парциальное давление пара при высокой температуре отвечает низкому парциальному давлению газов (или под вакуумом). [c.104]

    Воздух представляет собой смесь кислорода, азота, инертных газов и водяного пара.

С повышением температуры воздуха парциальное давление водяного пара возрастает, поэтому снаружи оно будет больше, чем внутри холодильника, и водяные пары будут стремиться проникнуть через ограждение, кроме особо холодных дней, когда температура воздуха снаружи ниже, чем в камерах холодильника.

Заполнение воздушных ячеек водяным паром и влагой, полученной при конденсации пара, вызывает значительное увеличение коэффициента теплопроводности материала и потерю им теплоизоляционных свойств, так как коэффициент теплопроводности воды Я=0,58 вт1 м-град) =0,5 ккал м-ч-град), а льда = 2,2 вт (м-град) = 1,9 ккал м-ч-град). Для защиты изоляционного материала от увлажнения в изоляционной конструкции предусматривается слой гидроизоляционного материала, который ставится с теплой стороны изоляционного слоя он же служит пароизо-ляцией. [c.245]

Источник: https://www.chem21.info/info/862427/

Biz-books
Добавить комментарий