Дано:
- Объем газовой смеси после пропускания воздуха над раскаленным углем увеличивается на 5%.
- Объем газовой смеси после пропускания через избыток раствора щелочи уменьшается на 10%.
- Воздух состоит из 20% кислорода (O2) и 80% азота (N2) по объему.
Сначала вычислим, как меняется объем газовой смеси на каждом этапе.
1. Обозначим начальный объем смеси как V0.
2. После пропускания воздуха над раскаленным углем объем увеличивается на 5%, т.е.:
V1 = V0 * (1 + 0.05) = V0 * 1.05
3. Затем эта смесь пропускается через раствор щелочи, что приводит к уменьшению объема на 10%. Теперь объем будет:
V2 = V1 * (1 - 0.10) = V1 * 0.90
= (V0 * 1.05) * 0.90
= V0 * 1.05 * 0.90
= V0 * 0.945
Теперь мы знаем, что конечный объем V2 равен 94.5% от начального объема V0.
Следовательно, при изменении условий в газовой смеси, плотность изменяется. Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для определения плотности.
Плотность (ρ) газа определяется как:
ρ = m / V
где m — масса газа, а V — объем.
Масса смеси остается постоянной, но ее объем изменяется. Рассмотрим, что первоначальная плотность воздуха ρ0 в нормальных условиях составляет примерно 1.29 кг/м³. Масса м (в кг) может быть определена как:
m = ρ0 * V0
Для новой плотности ρ после изменения объемов:
ρ = m / V2 = (ρ0 * V0) / (V0 * 0.945)
= ρ0 / 0.945
Теперь подставим значение начальной плотности воздуха:
ρ = 1.29 / 0.945 ≈ 1.365 кг/м³
Ответ: Плотность полученной газовой смеси составляет примерно 1.365 кг/м³.