Дано:
Масса кислорода (m) = 160 г
Давление (P₁) = 1 атм
Температура (T₁) = 120 °C = 393 K
Новое давление (P₂) = 2 атм
Новая температура (T₂) = 370 °C = 643 K
Масса углекислого газа в объеме баллона
Найти:
Массу углекислого газа в объеме баллона
Решение с расчетом:
Используем закон Бойля-Мариотта и закон Шарля для решения этой задачи.
1. Найдем объем кислорода при начальных условиях, используя уравнение состояния идеального газа PV = nRT:
V₁ = (m/M) * RT / P₁, где M - молярная масса кислорода, R - универсальная газовая постоянная
M(Kislorod) = 32 г/моль
R = 0.0821 л*атм/(моль*К)
V₁ = (160 г / 32 г/моль) * 0.0821 л*атм/(моль*К) * 393 K / 1 атм ≈ 163 л
2. Теперь найдем количество молей кислорода в закрытом баллоне:
n₁ = m / M = 160 г / 32 г/моль = 5 моль
3. Используя закон Шарля, найдем новый объем кислорода при изменении давления и температуры:
V₂ = V₁ * (P₂/P₁) * (T₂/T₁) = 163 л * (2 атм / 1 атм) * (643 K / 393 K) ≈ 531 л
4. Далее, найдем количество молей углекислого газа при новых условиях, используя закон Бойля-Мариотта:
n₂ = n₁ * (P₁/P₂) * (T₂/T₁) = 5 моль * (1 атм / 2 атм) * (643 K / 393 K) ≈ 6.45 моль
5. Наконец, найдем массу углекислого газа:
m₂ = n₂ * M(CO2) = 6.45 моль * 44 г/моль ≈ 283 г
Ответ:
Масса углекислого газа в объеме баллона составляет примерно 283 г.