Question

В сосуде объемом V1=1,6л находится m1=1,4г окиси углерода (СО), а в сосуде объёмом V2=3,4л находится m2=16г кислорода. Температуры газов одинаковы. Сосуды соединяют и газы перемешиваются. Найти приращение энтропии при этом процессе. ​

Answer 1

Для решения этой задачи мы воспользуемся формулой для изменения энтропии в процессе перемешивания газов:

ΔS = nR ln(Vf/Vi)

где:
ΔS - приращение энтропии (в данном случае);
n - количество вещества газа;
R - универсальная газовая постоянная, которая равна 8,314 Дж/(моль·К);
Vf - конечный объем газа;
Vi - начальный объем газа.

Для начала необходимо определить количество вещества газа в каждом сосуде. Для этого мы воспользуемся формулой:

n = m/M

где:
n - количество вещества газа;
m - масса газа;
M - молярная масса газа.

Для окиси углерода (СО):
n1 = m1/M1

M1 = 28 г/моль (молярная масса СО)
m1 = 1,4 г

n1 = 1,4 г / 28 г/моль = 0,05 моль

Для кислорода (О2):
n2 = m2/M2

M2 = 32 г/моль (молярная масса О2)
m2 = 16 г

n2 = 16 г / 32 г/моль = 0,5 моль

Теперь мы можем рассчитать разность объемов газов:

ΔV = Vi + Vf

ΔV = V1 + V2 = 1,6 л + 3,4 л = 5 л

Таким образом, у нас есть все необходимые данные для расчета приращения энтропии:

ΔS = nR ln(Vf/Vi)

ΔS = (n1 + n2)R ln((Vi + ΔV)/Vi)

ΔS = (0,05 моль + 0,5 моль) * 8,314 Дж/(моль·К) ln((1,6 л + 5 л)/1,6 л)

ΔS = 0,55 моль * 8,314 Дж/(моль·К) ln(6,6 л / 1,6 л)

ΔS = 4,572 дж/К ln(4,125)

Aus = 4,572 дж/К * 1,42

ΔS = 6,48 дж/К

Таким образом, приращение энтропии при перемешивании газов составляет 6,48 дж/К.