Какова масса аргона, находящегося в емкости объемом 40 дм3, если емкость пустая? При температуре t=15 0С и давлении

Тема занятия: Идеальный газ

Описание: Для решения этой задачи нам понадобятся знания об идеальном газе и уравнении состояния идеального газа. Уравнение состояния идеального газа называется уравнением Клапейрона-Менделеева и имеет вид: PV = nRT, где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Для решения первой части задачи, найдем количество вещества аргона в емкости, используя уравнение состояния идеального газа. Масса аргона может быть найдена, учитывая его молярную массу.

В равенстве PV = nRT, нам нужно найти n (количество вещества) аргона, V (объем) и R. У нас есть значение P = 15 МПа, V = 40 дм3 и T = 15 0С, которое необходимо преобразовать в Кельвины. Так как R - универсальная газовая постоянная, его значение составляет 8,314 Дж/(моль·К).

После нахождения количества вещества аргона, мы можем найти его массу, умножив количество вещества на молярную массу аргона.

Для решения второй части задачи, мы должны использовать уравнение состояния идеального газа и найти новое значение давления (P") при изменении температуры (t = 25 °C). Здесь нам понадобится исходное количество вещества и объем аргона, а также известные значения T и нового T". Мы также будем использовать идеальность газа и постоянность его объема при постоянном давлении (V = const).

Сначала преобразуем температуру в Кельвины и затем воспользуемся уравнением состояния идеального газа, чтобы найти новое значение давления. Полученное значение давления будет ответом на вторую часть задачи.

Пример:
1. Найдем количество вещества аргона:
P = 15 МПа, V = 40 дм3, T = 15 °C.
Последовательность подстановок и вычислений:
P = nRT / V
n = P * V / (RT)
n = (15 МПа * 40 дм3) / (8,314 Дж/(моль·К) * (15 + 273) К)
n = 0,366 моль
Молярная масса аргона (Ar) = 39,95 г/моль
Масса аргона = n * Молярная масса аргона
Масса аргона = 0,366 моль * 39,95 г/моль = 14,6 г

2. Изменим температуру и найдем новое давление:
P = ?, V = 40 дм3, T = 25 °C
Последовательность подстановок и вычислений:
T" = 25 °C in K = 25 + 273 = 298 K
P" = nRT" / V
P" = (0,366 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 298 K) / (40 дм3)
P" = 6,11 МПа

Совет: Чтобы лучше понять концепции идеального газа и уравнения состояния идеального газа, рекомендуется провести дополнительные исследования, прочитав учебники по физике и изучив примеры решений задач, связанных с идеальным газом. Также полезно разобраться в конверсиях единиц измерения и научиться преобразовывать температуру между шкалами Цельсия и Кельвина.

Задание для закрепления: При температуре 20 °C и давлении 10 МПа в емкость объемом 60 дм3 помещен гелий. Найдите массу гелия в емкости, если его молярная масса равна 4 г/моль.