Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3984
2017-08-04 
В закрытом баллоне объемом $V = 5,0 л$ находится смесь из $m_{1} = 0,50 г$ водорода и $m_{2} = 8,0 г$ кислорода при давлении $p_{1} = 2,35 \cdot 10^{5} Па$. Между газами происходит реакция с образованием воды. Какое давление $p$ установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры?
Решение:
В смеси находилось $\mu_{1} = \frac{m_{1}}{M_{1}} = 0,25 моль$ водорода и $\nu_{2} = \frac{m_{2}}{M_{2}} = 0,25 моль$ кислорода. Первоначальную температуру $T$ в баллоне можно определить иа уравнения Менделеева-Клапейрона: $T = \frac{p_{1}V}{( \nu_{1} + \nu_{2}) R} = 283 К$. В реакцию $2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O$ вступит весь водород, но только половина кислорода. В результате реакции образуется $\nu_{3} = 0,25 моль$ воды и остается $\nu_{4} = 0,125 моль$ кислорода. Масса воды $m = \nu_{a} M = 4,5 г$ намного превышает массу насыщенного водяного пара в объеме баллона при данной температуре ($m_{н} = \rho_{н}V = 0,047 г$), поэтому большая часть воды окажется в жидком состоянии, а водяной пар в баллоне будет насыщенным. Его давление при температуре $T$ составляет $p_{н} = 1,23 кПа$. Парциальное давление кислорода $p_{к} = \frac{ \nu_{4}RT}{V} = \frac{p_{1}}{4}$ (объемом, который занимает вода, можно пренебречь). Итак, $p = p_{0} + p_{к} = 60 кПа$.
Ответ: $p = 60 кПа$.
В закрытом баллоне объемом $V = 5,0 л$ находится смесь из $m_{1} = 0,50 г$ водорода и $m_{2} = 8,0 г$ кислорода при давлении $p_{1} = 2,35 \cdot 10^{5} Па$. Между газами происходит реакция с образованием воды. Какое давление $p$ установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры?
Решение:
В смеси находилось $\mu_{1} = \frac{m_{1}}{M_{1}} = 0,25 моль$ водорода и $\nu_{2} = \frac{m_{2}}{M_{2}} = 0,25 моль$ кислорода. Первоначальную температуру $T$ в баллоне можно определить иа уравнения Менделеева-Клапейрона: $T = \frac{p_{1}V}{( \nu_{1} + \nu_{2}) R} = 283 К$. В реакцию $2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O$ вступит весь водород, но только половина кислорода. В результате реакции образуется $\nu_{3} = 0,25 моль$ воды и остается $\nu_{4} = 0,125 моль$ кислорода. Масса воды $m = \nu_{a} M = 4,5 г$ намного превышает массу насыщенного водяного пара в объеме баллона при данной температуре ($m_{н} = \rho_{н}V = 0,047 г$), поэтому большая часть воды окажется в жидком состоянии, а водяной пар в баллоне будет насыщенным. Его давление при температуре $T$ составляет $p_{н} = 1,23 кПа$. Парциальное давление кислорода $p_{к} = \frac{ \nu_{4}RT}{V} = \frac{p_{1}}{4}$ (объемом, который занимает вода, можно пренебречь). Итак, $p = p_{0} + p_{к} = 60 кПа$.
Ответ: $p = 60 кПа$.
