Парциальные давления гелия и азота в сосуде объёмом 10 л
Условие
В закрытый сосуд объёмом 10 л поместили 4 г гелия He и 28 г азота N₂ и выдержали при температуре 27 °C. Газы между собой не реагируют. Найдите парциальное давление каждого газа и общее давление в сосуде. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К).
Ответ
p(He) = p(N₂) ≈ 249 кПа, общее давление ≈ 499 кПа (около 4,9 атм)
Решение по шагам
Шаг 1. Что такое парциальное давление
Парциальное давление газа в смеси — это давление, которое он создавал бы один, занимая весь сосуд при той же температуре. Закон Дальтона:
Молекулы разных газов не мешают друг другу, поэтому каждый газ можно считать отдельно по уравнению .
Шаг 2. Считаем количества вещества
г/моль (гелий одноатомный), г/моль (азот двухатомный).
моль, моль.
Массы отличаются в 7 раз, а молекул поровну — а давление зависит именно от числа молекул, не от массы.
Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:
- Шаг 3. Находим парциальное давление каждого газа
- Шаг 4. Складываем по закону Дальтона
- Шаг 5. Оцениваем ответ и мольные доли
Бесплатно · займёт минуту
Частые ошибки
- ✗
Делят общее давление пропорционально массам (4 г и 28 г) вместо количеств вещества.
- ✗
Берут г/моль вместо г/моль и получают вдвое больше молей азота.
- ✗
Подставляют температуру 27 вместо 300 К.
- ✗
Смешивают единицы: используют с давлением в паскалях, но объёмом в литрах.
- ✗
Считают, что тяжёлый азот «оседает вниз» и давит сильнее гелия — в идеальной смеси это не так.