Газометр вмещает при нормальных условиях углекислый газ массой 0.50 кг. Какова масса углекислого газа в газометре, если температура составляет 17 С, а давление — 93.3 кПа?

Физика 11 класс Газовые законы газометр углекислый газ масса температура давление физика 11 класс нормальные условия расчет массы Новый

Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом:

PV = nRT

Где:

• P - давление газа (в паскалях),
• V - объем газа (в кубических метрах),
• n - количество вещества газа (в молях),
• R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К)),
• T - температура газа (в кельвинах).

Первым шагом является преобразование температуры из градусов Цельсия в Кельвины:

T = 17 + 273.15 = 290.15 K

Далее, преобразуем давление из кПа в Па:

P = 93.3 кПа = 93300 Па

Теперь, чтобы найти количество вещества газа (n), нам нужно знать объем газа (V). Для этого мы можем использовать данные о массе углекислого газа при нормальных условиях. При нормальных условиях (0 °C и 101.3 кПа) 1 моль углекислого газа (CO2) имеет массу примерно 44 г. Мы можем найти, сколько моль углекислого газа в 0.50 кг:

0.50 кг = 500 г

n = 500 г / 44 г/моль ≈ 11.36 моль

Теперь мы можем подставить известные значения в уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

V = nRT / P

Подставим значения:

V = (11.36 моль) * (8.31 Дж/(моль·К)) * (290.15 K) / (93300 Па)

Теперь вычислим объем V:

V ≈ 0.028 м³ (или 28 литров)

Теперь, чтобы найти массу углекислого газа при новых условиях, мы можем использовать уравнение состояния снова, но уже с новыми значениями давления и температуры:

Сначала найдем количество вещества (n) при новых условиях:

n = PV / RT

Подставим известные значения:

n = (93300 Па) * V / (8.31 Дж/(моль·К) * 290.15 K)

Зная, что V = 0.028 м³, подставим его:

n = (93300 Па) * (0.028 м³) / (8.31 Дж/(моль·К) * 290.15 K)

Теперь вычислим n:

n ≈ 1.03 моль

Теперь, чтобы найти массу углекислого газа, используем его молярную массу:

m = n * M, где M = 44 г/моль

m = 1.03 моль * 44 г/моль ≈ 45.32 г

Таким образом, масса углекислого газа в газометре при температуре 17 °C и давлении 93.3 кПа составляет примерно 0.045 кг или 45.32 г.