Определите массу азота, выходящего из емкости объемом 0,5 м3, когда избыточное давление снижается до 0,2 МПа

Тема урока: Расчет массы азота, выходящего из емкости

Пояснение: Для решения данной задачи, нужно воспользоваться законом Гей-Люссака, который утверждает, что при неизменном объеме и постоянном количестве вещества, давление прямо пропорционально температуре. Можем использовать формулу: P1/T1 = P2/T2, где P1 и T1 - исходные давление и температура, P2 и T2 - конечные давление и температура.

Сначала нужно перевести барометрическое давление из миллиметров ртутного столба в паскали:
750 мм рт.ст. = 750 * 133.32 Па = 99990 Па.

Затем, используя формулу Гей-Люссака, можно рассчитать отношение давлений:
P1/T1 = P2/T2 <=> P1 = (P2 * T1) / T2 = (0.2 * 10^6 * 293) / (20 + 273) = 2.93 * 10^5 Па.

После этого, можно рассчитать количество вещества азота при исходном давлении и температуре, используя уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

n1 = (P1 * V) / (R * T1) = (2.93 * 10^5 * 0.5) / (8.314 * (20 + 273)) ≈ 0.090 моль.

Так как азот - диатомный газ (N2), каждая молекула азота состоит из 2 атомов, поэтому масса азота равна удвоенной массе числа Avogadro (6.022 * 10^23) умноженной на количество молей:
Масса = 2 * n1 * Молярная масса азота = 2 * 0.090 * 28 = 5.04 г.

Например: В емкости объемом 0,5 м3, избыточное давление снизилось до 0,2 МПа, температура понизилась до 20 градусов Цельсия. Какая будет масса азота, выходящего из емкости?

Совет: При решении задач данного типа, важно понимать основные законы и формулы, связанные с идеальным газом. Также убедитесь, что используете правильные единицы измерения в формулах, чтобы получить правильный итоговый результат.

Задача для проверки: В емкости объемом 1 м3 избыточное давление составляет 0,4 МПа, а температура равна 25 градусов Цельсия. Определите массу гелия, выходящего из емкости. (Молярная масса гелия равна 4 г/моль)