В одинаковых баллонах при одинаковой температуре находятся водород (Н2) и углекислый газ (СО2). Массы газов одинаковы. Какой из газов создает большее давление на стенки баллона и во сколько раз?
Физика11 классГазовые законыдавление газовводородуглекислый газбаллонтемпературамассафизика 11 классгазовые законысравнение газов
Для решения этой задачи мы будем использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа. Давайте рассмотрим основные шаги для нахождения давления газов в баллонах.
PV = nRT,
где P - давление, V - объем, n - количество вещества (в молях),R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Количество вещества можно найти по формуле:
n = m/M,
где m - масса газа, M - молярная масса газа.
Так как массы газов одинаковы, мы можем записать:
n(H2) = m/M(H2) и n(CO2) = m/M(CO2).
Для водорода (H2):
P(H2)V = (m/M(H2))RT;
P(H2) = (mRT)/(M(H2)V).
Для углекислого газа (CO2):
P(CO2)V = (m/M(CO2))RT;
P(CO2) = (mRT)/(M(CO2)V).
Теперь мы можем выразить отношение давлений:
P(H2)/P(CO2) = (M(CO2))/(M(H2)).
Молярная масса водорода (H2) составляет примерно 2 г/моль, а молярная масса углекислого газа (CO2) составляет примерно 44 г/моль.
Таким образом, получаем:
P(H2)/P(CO2) = 44/2 = 22.
Вывод: Давление водорода в баллоне будет в 22 раза больше давления углекислого газа при равных массе и температуре. Таким образом, водород создает большее давление на стенки баллона.