В сосуде находится озон О3 при температуре 727 °С. Температуру понизили до 127 °С, и весь озон превратился в кислород О2. На сколько процентов понизилось давление в сосуде? Молярная масса озона 48 • 10~3 кг/моль, молярная масса кислорода 32 • 10~3 кг/моль.
от

1 Ответ

дано:  
температура 1 T1 = 727 °C = 1000 K,  
температура 2 T2 = 127 °C = 400 K,  
молярная масса озона M_O3 = 48 * 10^-3 кг/моль,  
молярная масса кислорода M_O2 = 32 * 10^-3 кг/моль.

найти:  
на сколько процентов понизилось давление в сосуде.

решение:  
1. Используем уравнение состояния идеального газа для определения давления:

P = (n * R * T) / V,

где n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, V - объем сосуда (объем не изменяется).

2. Количество молей газа можно выразить через массу и молярную массу:

n = m / M.

3. Рассмотрим ситуацию с озоном. Пусть в сосуде находится m_ozon кг озона. Тогда количество молей озона на первом этапе:

n_ozon = m_ozon / M_O3.

4. После понижения температуры весь озон превращается в кислород. При этом из 1 моль озона получается 1.5 моль кислорода. Следовательно, количество молей кислорода:

n_O2 = 1.5 * n_ozon = 1.5 * (m_ozon / M_O3).

5. Теперь запишем давления для обоих состояний:

P1 = (n_ozon * R * T1) / V,
P2 = (n_O2 * R * T2) / V.

6. Подставим выражения для n_ozon и n_O2:

P1 = ((m_ozon / M_O3) * R * T1) / V,
P2 = ((1.5 * (m_ozon / M_O3)) * R * T2) / V.

7. Упростим выражения для давления:

P1 = (m_ozon * R * T1) / (M_O3 * V),
P2 = (1.5 * m_ozon * R * T2) / (M_O3 * V).

8. Теперь найдем отношение давлений:

P2 / P1 = (1.5 * T2) / T1.

9. Подставим значения температур:

P2 / P1 = (1.5 * 400) / 1000 = 0.6.

10. Теперь найдем, на сколько процентов понизилось давление:

ΔP = P1 - P2 = P1 - (0.6 * P1) = 0.4 * P1.

11. Процентное изменение давления:

процентное изменение = (ΔP / P1) * 100% = (0.4 * P1 / P1) * 100% = 40%.

ответ:  
Давление в сосуде понизилось на 40%.
от