Question

После расширения вследствие нагревания при p  const
, m = 10 г
кислорода, взятого при давлении 3 атм. и температуре 10 C

, занял объем
10 л. Каким был объем газа до расширения, и какой стала температура
кислорода после расширения?

Answer 1

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа, которое выглядит следующим образом: pV = nRT.

Здесь:
p - давление газа,
V - объем газа,
n - количество вещества газа (в данном случае, масса газа m разделенная на молярную массу газа),
R - универсальная газовая постоянная,
T - температура газа.

Сначала найдем количество вещества газа:
n = m / M,
где m = 10 г - масса кислорода, а M = 32 г/моль - молярная масса кислорода.
n = 10 г / 32 г/моль = 0.3125 моль.

Затем найдем начальный объем газа:
pV = nRT,
V = nRT / p,
где p = 3 атм - начальное давление, R = 0.0821 атм·л/моль·К - значение универсальной газовой постоянной в нужных единицах, а T = 10 °C + 273.15 = 283.15 K - начальная температура в Кельвинах.
V = (0.3125 моль * 0.0821 атм·л/моль·К * 283.15 K) / 3 атм = 6.886 л.

Теперь найдем изменение объема газа после расширения:
ΔV = 10 л - 6.886 л = 3.114 л.

Наконец, найдем конечный объем газа:
V2 = V1 + ΔV,
V2 = 6.886 л + 3.114 л = 10 л.

Теперь найдем конечную температуру газа:
pV = nRT,
T2 = pV2 / (nR),
где p = 3 атм - конечное давление, V2 = 10 л - конечный объем, n = 0.3125 моль - количество вещества, R = 0.0821 атм·л/моль·К - универсальная газовая постоянная.
T2 = (3 атм * 10 л) / (0.3125 моль * 0.0821 атм·л/моль·К) = 1164.98 K.

Итак, ответ на задачу:
Объем газа до расширения был 6.886 л, а температура кислорода после расширения составляет 1164.98 К.