Яка буде найбільша кількість азоту, яку можна зберігати відповідної посудині, яка після того, як розірвалась

Тема: Максимальна кількість азоту, яку можна зберігати в посудині

Пояснення: Для вирішення цієї задачі потрібно врахувати, що під час розриву посудини йде зниження тиску і підвищення температури газу всередині. Для знаходження максимальної кількості азоту, яку можна зберігати, використовуємо газову закономірність Бойля-Маріотта, яка говорить про зв"язок між тиском і об"ємом газу при постійній температурі.

Записуємо формулу закономірності газу Бойля-Маріотта:
p1 * V1 = p2 * V2
де p1 - початковий тиск газу у посудині
V1 - початковий об"єм газу у посудині
p2 - тиск газу після розриву посудини
V2 - об"єм газу після розриву посудини

При температурі 400 °C газовий закон Бойля-Маріотта можна записати як:
p1 * V1 = (p2 * V2) * (T1 / T2)
де T1 - початкова температура газу
T2 - температура після розриву посудини

Оскільки ми маємо п"ятикратний запас міцності (p1 / p2 = 5), ми можемо записати:
p1 = 5 * p2

Підставляємо ці значення у рівняння та вирішуємо його, щоб знайти співвідношення між об"ємами газу:
5 * p2 * V1 = (p2 * V2) * (T1 / T2)

Тепер використовуючи це рівняння, можна знайти максимальну кількість азоту, збережену в посудині.

Приклад використання:
Якщо початковий тиск азоту в посудині дорівнював 2 атмосферам, початковий об"єм газу - 10 літрам, початкова температура - 300 °C, а температура після розриву посудини - 30 °C, то максимальна кількість азоту, яку можна зберігати, може бути визначена наступним чином:

5 * (2 атм * 10 л) = (p2 * V2) * (300 °C / 30 °C)

10 атм * л = (p2 * V2) * 10

отже, (p2 * V2) = 1 атм * л

Отриману кількість (1 атм * л) можна вважати максимальною кількістю азоту, яку можна зберігати в посудині.

Порада: Щоб краще зрозуміти принципи газових законів та розуміти, які чинники впливають на поведінку газу, рекомендується вивчити газові закони Бойля-Маріотта, Гей-Люссака і Авогадро, а також виконати більше практичних завдань, щоб закріпити теоретичні знання.

Вправа: При якому співвідношенні між тисками p1 і p2 (при постійних значеннях решти величин) максимальна кількість азоту, яку можна зберігати в посудині, становитиме 0,5 атмосфери?

Тема урока: Кинетика химической реакции

Описание: Чтобы решить данную задачу о кинетике химической реакции, нам понадобятся знания о температурной зависимости скорости химической реакции и о соотношении между давлением и объемом газа.

Когда посудина розрывается, содержащийся азот быстро нагревается и расширяется. После розрыва посудины при температуре 400 °C газ остывает и попадает в новую посудину, которая используется при 30 °C.

Таким образом, мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы определить максимальное количество азота, которое можно сохранить в новой посудине.

В соответствии с идеальным газовым законом, давление и объем газа связаны следующим образом: p1 * V1 / T1 = p2 * V2 / T2, где p1 и p2 - начальное и конечное давление газа, V1 и V2 - начальный и конечный объем газа, T1 и T2 - начальная и конечная температура соответственно.

Поскольку у нас есть пятикратный запас мощности, начальное давление будет пять раз больше, чем конечное давление. То есть p1 = 5 * p2.

Обозначим максимальное количество азота в начальной посудине как N1 и в конечной посудине как N2.

Также известно, что при одной и той же температуре отношение объема и количества газа остается постоянным: V1 / N1 = V2 / N2.

Теперь мы можем объединить все эти данные и решить уравнение. Когда мы решим его, мы получим максимальное количество азота, которое можно сохранить в новой посудине.

Например: Задача: Яка буде найбільша кількість азоту, яку можна зберігати відповідної посудині, яка після того, як розірвалась при температурі 400 °C, використовується за температури 30 °C і має п"ятикратний запас міцності (p1/p2 = 5).

Решение:

Давление и объем газа связаны по идеальному газовому закону: p1 * V1 / T1 = p2 * V2 / T2, где T1 = 400 °C, T2 = 30 °C и p1 = 5 * p2.

Также известно, что V1 / N1 = V2 / N2.

Из этих уравнений мы можем выразить отношение V1 / V2 и N1 / N2:

V1 / V2 = N1 / N2 * (p2 / p1) * (T1 / T2)

V1 / V2 = N1 / N2 * (1/5) * (400 / 30)

V1 / V2 = N1 / N2 * 8/3

Так как мы хотим найти максимальное количество азота, то возьмем N1 / N2 = 1, тогда:

1 = 8/3 * V1 / V2

V1 / V2 = 3/8

Из уравнения V1 / V2 = 3/8 следует, что максимальное количество азота в новой посудине равно 3/8 от начального количества азота.

Таким образом, максимальная количество азота, которое можно сохранить в новой посудине, составляет 3/8 от начального количества азота.

Совет: Чтобы лучше понять данную тему, рекомендуется изучить основы кинетики химической реакции и идеального газового закона. Решайте больше практических задач и проводите эксперименты для закрепления знаний.

Дополнительное упражнение: Если начальное количество азота в посудине было 200 мл, сколько миллилитров азота можно сохранить в новой посудине после розрыва при заданных условиях?