Дано:
Масса кислорода: mO2 = 3 г = 0,003 кг
Масса азота: mN2 = 17 г = 0,017 кг
Молярная масса кислорода: MO2 = 32 г/моль = 0,032 кг/моль
Молярная масса азота: MN2 = 28 г/моль = 0,028 кг/моль
Найти:
Долю объема цилиндра, занимаемого водородом (Vн2/V).
Решение:
Количество вещества кислорода: νO2 = mO2 / MO2 = 0,003 кг / 0,032 кг/моль = 0,09375 моль
Количество вещества азота: νN2 = mN2 / MN2 = 0,017 кг / 0,028 кг/моль = 0,607 моль
Так как температура и давление газов одинаковы, то их объемы пропорциональны количеству вещества:
VO2 / VN2 = νO2 / νN2
Выразим VO2:
VO2 = VN2 * (νO2 / νN2)
Доля объема, занимаемого водородом:
Vн2/V = 1 - (VO2 + VN2)/V
Подставим VO2:
Vн2/V = 1 - (VN2 * (νO2 / νN2) + VN2)/V = 1 - VN2 * (νO2 + νN2) / (V * νN2)
Так как V = VO2 + VN2, то:
Vн2/V = 1 - (νO2 + νN2) / νN2 = 1 - (0,09375 моль + 0,607 моль) / 0,607 моль ≈ 0,015
Ответ:
Водород занимает примерно 0,015 или 1,5% объема цилиндра.