Какова молярная масса смеси газов, используемых в газоразрядной трубке, состоящей из аргона, неона и гелия, имеющих

Название: Молярная масса смеси газов в газоразрядной трубке

Пояснение: Для определения молярной массы смеси газов в газоразрядной трубке, мы должны сначала определить количества веществ каждого газа в смеси. Это можно сделать, используя закон Дальтона частичных давлений.

Закон Дальтона гласит, что общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого газа. В данном случае, общее давление смеси газов равно:

p = pAr + pNe + pHe

Теперь, чтобы определить количества веществ газов в смеси, мы должны использовать мольную долю каждого газа. Мольная доля определяется как отношение парциального давления каждого газа к общему давлению смеси.

Для аргона (Ar):
XAr = pAr / p

Аналогично, для неона (Ne):
XNe = pNe / p

И для гелия (He):
XHe = pHe / p

Теперь мы можем определить массовые доли каждого газа, используя их молярные массы (M):
MAr, MNe, MHe.

Массовая доля (w) для каждого газа определяется как молярная доля (X) умноженная на его молярную массу (M) и всё это деление на сумму произведений молярных долей на молярные массы для всех газов в смеси. Формула выглядит так:

wAr = (XAr * MAr) / (XAr * MAr + XNe * MNe + XHe * MHe)
wNe = (XNe * MNe) / (XAr * MAr + XNe * MNe + XHe * MHe)
wHe = (XHe * MHe) / (XAr * MAr + XNe * MNe + XHe * MHe)

Наконец, молярная масса смеси газов (Mсмеси) определяется как сумма массовых долей каждого газа умноженная на их молярные массы:

Mсмеси = wAr * MAr + wNe * MNe + wHe * MHe

Например:
Для данной задачи:
pAr = 3 кПа, pNe = 7 кПа, pHe = 10 кПа

Допустим, молярные массы следующие: MAr = 40 г/моль, MNe = 20 г/моль, MHe = 4 г/моль

Используя формулы и значения, получим:

p = pAr + pNe + pHe = 3 кПа + 7 кПа + 10 кПа = 20 кПа

XAr = pAr / p = 3 кПа / 20 кПа = 0.15
XNe = pNe / p = 7 кПа / 20 кПа = 0.35
XHe = pHe / p = 10 кПа / 20 кПа = 0.5

wAr = (0.15 * 40 г/моль) / (0.15 * 40 г/моль + 0.35 * 20 г/моль + 0.5 * 4 г/моль) = 0.6
wNe = (0.35 * 20 г/моль) / (0.15 * 40 г/моль + 0.35 * 20 г/моль + 0.5 * 4 г/моль) = 0.35
wHe = (0.5 * 4 г/моль) / (0.15 * 40 г/моль + 0.35 * 20 г/моль + 0.5 * 4 г/моль) = 0.05

Mсмеси = 0.6 * 40 г/моль + 0.35 * 20 г/моль + 0.05 * 4 г/моль = 28 г/моль

Таким образом, молярная масса смеси газов в газоразрядной трубке составляет 28 г/моль.

Совет: Для лучшего понимания задачи, проверьте правильность всех расчетов и преобразований единиц измерения, чтобы убедиться, что они согласуются с формулами и заданными значениями.

Упражнение: Предположим, что в газоразрядной трубке парциальные давления газов равны: pAr = 5 кПа, pNe = 8 кПа, pHe = 12 кПа. Вычислите молярную массу смеси газов, предполагая, что молярные массы газов такие же, как в предыдущем примере.