Какова плотность смеси кислорода и углекислого газа, если масса кислорода равна 50 г, а масса углекислого газа составляет 80 г, при давлении 50 атм и температуре 280 К?

Физика 11 класс Газовые законы плотность смеси кислород углекислый газ масса давление температура физика 11 класс Новый

Чтобы найти плотность смеси кислорода (O2) и углекислого газа (CO2), нам нужно использовать уравнение состояния идеального газа и формулу для плотности.

Шаг 1: Находим общее количество вещества.

Сначала найдем количество вещества (моль) каждого газа, используя формулу:

n = m / M

где n - количество вещества, m - масса, M - молярная масса.

• Молярная масса кислорода (O2) = 32 г/моль.
• Молярная масса углекислого газа (CO2) = 44 г/моль.

Теперь рассчитаем количество вещества для каждого газа:

• n(O2) = 50 г / 32 г/моль = 1.5625 моль.
• n(CO2) = 80 г / 44 г/моль = 1.8182 моль.

Шаг 2: Находим общее количество вещества смеси.

Теперь сложим количество вещества обоих газов:

n(смеси) = n(O2) + n(CO2) = 1.5625 + 1.8182 = 3.3807 моль.

Шаг 3: Используем уравнение состояния идеального газа для нахождения объема смеси.

Уравнение состояния идеального газа имеет вид:

P * V = n * R * T

где P - давление, V - объем, R - универсальная газовая постоянная (R = 0.0821 атм·л/(моль·К)), T - температура.

Мы можем выразить объем (V):

V = n * R * T / P.

Подставим известные значения:

• P = 50 атм,
• T = 280 К,
• n = 3.3807 моль.

V = (3.3807 моль * 0.0821 атм·л/(моль·К) * 280 К) / 50 атм.

Теперь посчитаем:

V ≈ (3.3807 * 0.0821 * 280) / 50 ≈ 15.68 л.

Шаг 4: Находим плотность смеси.

Плотность (ρ) определяется как масса (m) деленная на объем (V):

ρ = m / V.

Общая масса смеси:

m(смеси) = m(O2) + m(CO2) = 50 г + 80 г = 130 г.

Теперь подставим значения в формулу для плотности:

ρ = 130 г / 15.68 л ≈ 8.28 г/л.

Ответ: Плотность смеси кислорода и углекислого газа составляет примерно 8.28 г/л.