В сосуде объемом 20 л находится азот при температуре 15 градусов под давлением 60 кПа. Какова масса кислорода, которую нужно добавить, чтобы давление в сосуде стало 100 кПа?

Физика 6 класс Газовые законы физика 6 класс газовые законы давление газа закон Бойля-Мариотта Идеальный газ расчет массы газа давление и объем температура газа азот кислород объем сосуда изменение давления задачи по физике Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа. Начнем с того, что мы имеем азот в сосуде, и нам нужно рассчитать, сколько кислорода нам нужно добавить, чтобы увеличить давление до 100 кПа.

Шаг 1: Переведем все данные в удобные единицы.

• Объем сосуда: 20 л = 0.02 м³ (так как 1 л = 0.001 м³)
• Температура: 15 градусов Цельсия = 15 + 273 = 288 K (переводим в Кельвины)
• Начальное давление: 60 кПа = 60000 Па (переводим в Паскали)
• Конечное давление: 100 кПа = 100000 Па (переводим в Паскали)

Шаг 2: Найдем количество молей азота в сосуде.

Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где:

• P - давление (Па)
• V - объем (м³)
• n - количество молей газа
• R - универсальная газовая постоянная (R = 8.31 Дж/(моль·К))
• T - температура (К)

Подставим известные значения для азота:

60000 * 0.02 = n * 8.31 * 288

n = (60000 * 0.02) / (8.31 * 288)

n ≈ 0.5 моль (посчитаем это значение)

Шаг 3: Найдем общее количество молей газа, необходимое для достижения давления 100 кПа.

Теперь мы можем использовать то же уравнение, но с конечным давлением:

100000 * 0.02 = n_total * 8.31 * 288

n_total = (100000 * 0.02) / (8.31 * 288)

n_total ≈ 0.84 моль (посчитаем это значение)

Шаг 4: Найдем, сколько молей кислорода нужно добавить.

Количество молей кислорода (O2), которое нужно добавить:

n_O2 = n_total - n_N2

n_O2 = 0.84 - 0.5 = 0.34 моль

Шаг 5: Найдем массу кислорода.

Молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль. Теперь можем найти массу:

m_O2 = n_O2 * M_O2

m_O2 = 0.34 моль * 32 г/моль = 10.88 г

Ответ: Чтобы давление в сосуде стало 100 кПа, нужно добавить примерно 10.88 граммов кислорода.