Массовые доли аргона и гелия в смеси равны. Вычислите объемные доли газов в этой смеси.
от

1 Ответ

дано:
- Массовые доли аргона и гелия в смеси равны.

найти:
- Объемные доли аргона и гелия в смеси.

решение:

1. Обозначим массовую долю аргона как m_Ar и гелия как m_He. Так как они равны, то m_Ar = m_He.

2. Найдем молекулярные массы этих газов:
   - Молекулярная масса аргона (Ar): 39.95 г/моль.
   - Молекулярная масса гелия (He): 4.00 г/моль.

3. Обозначим объемные доли аргона и гелия как V_Ar и V_He соответственно. Так как смесь состоит только из аргона и гелия, то V_Ar + V_He = 1.

4. Массовая доля вещества в смеси определяется следующим образом:
   - Массовая доля аргона: m_Ar = (V_Ar * M_Ar) / (V_Ar * M_Ar + V_He * M_He)
   - Массовая доля гелия: m_He = (V_He * M_He) / (V_Ar * M_Ar + V_He * M_He)

   Поскольку m_Ar = m_He, то:
   (V_Ar * M_Ar) / (V_Ar * M_Ar + V_He * M_He) = (V_He * M_He) / (V_Ar * M_Ar + V_He * M_He)

5. Поскольку числители и знаменатели одинаковы, упростим уравнение:
   V_Ar * M_Ar = V_He * M_He

6. Подставим молекулярные массы и решим для V_Ar и V_He:
   V_Ar * 39.95 = V_He * 4.00

   Поскольку V_He = 1 - V_Ar, подставим это в уравнение:
   V_Ar * 39.95 = (1 - V_Ar) * 4.00

   Раскроем скобки и решим:
   V_Ar * 39.95 = 4.00 - 4.00 * V_Ar

   Переносим все термины, содержащие V_Ar, на одну сторону:
   V_Ar * 39.95 + 4.00 * V_Ar = 4.00

   V_Ar * (39.95 + 4.00) = 4.00

   V_Ar = 4.00 / 43.95 ≈ 0.091

7. Найдем объемную долю гелия:
   V_He = 1 - V_Ar ≈ 1 - 0.091 = 0.909

ответ:
- Объемная доля аргона в смеси примерно 0.091 (или 9.1%).
- Объемная доля гелия в смеси примерно 0.909 (или 90.9%).
от