Sebuah silinder dengan volume V=22,4 l mengandung hidrogen pada keadaan normal

Sebuah silinder dengan volume V=22,4 liter mengandung hidrogen dalam kondisi normal. Setelah menambahkan sejumlah helium ke dalam balon, tekanan di dalamnya meningkat menjadi 0,25 MPa, tetapi suhunya tetap sama. Penting untuk menentukan massa helium yang dimasukkan ke dalam balon.

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita menggunakan hukum Boyle-Marriott, yang menyatakan bahwa pada suhu konstan untuk sejumlah gas tertentu, hasil kali tekanan dan volume tetap konstan. Kami juga menggunakan persamaan keadaan gas ideal:

pV = nRT,

dimana p adalah tekanan gas, V adalah volumenya, n adalah jumlah zat, R adalah konstanta gas universal, T adalah suhu.

Mari kita tulis ulang persamaan keadaan gas dalam bentuk:

n = pV / RT.

Karena suhunya tidak berubah, jumlah zat di dalam silinder tetap sama. Setelah menambahkan helium ke dalam balon, jumlah zat menjadi sama dengan jumlah jumlah hidrogen dan helium:

n = n(H2) + n(Dia).

Jadi, berdasarkan hukum Boyle-Mariotte, kita dapat membuat persamaan:

p(H2)V = (n(H2) + n(He))RT.

Mari kita nyatakan jumlah helium:

n(Dia) = (p(H2)V - n(H2)RT) / RT.

Sekarang kita dapat menghitung massa helium yang dimasukkan ke dalam balon menggunakan massa molar helium:

m(Dia) = M(Dia) * n(Dia),

dimana M(He) adalah massa molar helium.

Menjawab:

m(Dia) = M(Dia) * (p(H2)V - n(H2)RT) / RT.

Produk utama di toko digital kami adalah kursus online Kimia untuk Pemula. Sebagai bagian dari kursus, Anda akan menerima gambaran lengkap dan mudah dipahami tentang hukum-hukum dasar kimia, serta belajar bagaimana memecahkan masalah-masalah umum yang mungkin timbul ketika mempelajari ilmu ini.

Kursus ini dirancang dalam format html yang indah dan mudah dipahami, yang memungkinkan Anda mempelajari materi dengan nyaman di perangkat apa pun - komputer, tablet, atau ponsel cerdas. Kursus ini berisi banyak elemen interaktif - tes, tugas, dan contoh yang akan membantu mengkonsolidasikan pengetahuan yang diperoleh.

Selain itu, sebagai bagian dari kursus, Anda akan mendapatkan akses ke tugas unik No. 20139, yang akan membantu Anda menerapkan pengetahuan yang diperoleh dalam praktik. Soal tersebut memerlukan penghitungan massa helium yang dimasukkan ke dalam silinder hidrogen dalam kondisi normal. Penyelesaian masalah dilengkapi dengan catatan singkat tentang syarat, rumus dan hukum yang digunakan dalam penyelesaian, turunan rumus perhitungan dan jawabannya. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang solusinya, Anda dapat menghubungi spesialis kami yang selalu siap membantu.

Semoga:

• volume silinder V=22,4 liter;
• tekanan dalam silinder setelah penambahan helium p=0,25 MPa;
• suhunya tetap sama;
• silinder awalnya berisi hidrogen dalam kondisi normal.

Anda perlu mencari: massa helium yang dimasukkan ke dalam balon.

Larutan: Untuk menyelesaikan soal ini, kita menggunakan hukum Boyle-Marriott: pada suhu konstan untuk sejumlah gas tertentu, hasil kali tekanan dan volume tetap konstan. Kita juga akan menggunakan persamaan keadaan gas ideal: pV = nRT, dengan p adalah tekanan gas, V adalah volumenya, n adalah jumlah zat, R adalah konstanta gas universal, T adalah suhu. Mari kita tulis ulang persamaan keadaan gas dalam bentuk: n = pV / RT. Karena suhunya tidak berubah, jumlah zat di dalam silinder tetap sama. Setelah menambahkan helium ke dalam balon, jumlah zat menjadi sama dengan jumlah jumlah hidrogen dan helium: n = n(H2) + n(He). Jadi, berdasarkan hukum Boyle-Marriott, kita dapat membuat persamaan: p(H2)V = (n(H2) + n(He))RT. Mari kita nyatakan jumlah helium: n(He) = (p(H2)V - n(H2)RT) / RT. Sekarang kita dapat menghitung massa helium yang dimasukkan ke dalam balon menggunakan massa molar helium: m(He) = M(He) * n(He), dengan M(He) adalah massa molar helium.

Mari kita substitusikan nilai-nilai yang diketahui dan selesaikan persamaannya:

• volume silinder V=22,4 liter;
• tekanan dalam silinder setelah penambahan helium p=0,25 MPa;
• suhu tetap sama artinya T=293 K (kondisi normal);
• untuk hidrogen, massa molar M(H2) = 2 g/mol;
• untuk helium, massa molar M(He) = 4 g/mol;
• konstanta gas universal R = 8,31 J/(mol*K).

Pertama, mari kita cari jumlah zat hidrogen di dalam silinder: n(H2) = p(H2) * V / (R * T) = 101325 Pa * 0,0224 m³ / (8,31 J/(mol*K) * 293 K) = 0,902 mol.

Sekarang mari kita cari jumlah zat helium: n(He) = (p(H2) * V - n(H2) * R * T) / (R * T) = (0,25 MPa * 0,0224 m³ - 0,902 mol * 8,31 J/(molK) * 293 K) / (8,31 J/(molK) * 293 K) = 0,025 mol.

Terakhir, mari kita cari massa helium: m(He) = M(He) * n(He) = 4 g/mol * 0,025 mol = 0,1 g.

Jawaban: massa helium yang dimasukkan ke dalam balon adalah 0,1 g.

***

Sebuah silinder dengan volume V = 22,4 liter berisi hidrogen pada kondisi normal, yaitu pada tekanan 101,325 Pa dan suhu 273,15 K. Setelah sejumlah helium ditambahkan ke dalam silinder, tekanan di dalam silinder meningkat menjadi 0,25 MPa , yang setara dengan 25000 Pa, dan suhu tetap tidak berubah (273,15 K).

Untuk menyelesaikan soal tersebut, kita akan menggunakan hukum Boyle-Marriott, yang menyatakan bahwa pada suhu konstan, jumlah gas yang terkandung dalam bejana berbanding terbalik dengan tekanannya. Kita juga memerlukan persamaan keadaan gas ideal, yang memungkinkan kita menghubungkan tekanan, volume, suhu, dan jumlah zat gas.

Jadi, misalkan m helium dimasukkan ke dalam balon. Maka jumlah seluruh zat gas dalam silinder akan sama dengan jumlah hidrogen, yaitu sama dengan massa hidrogen (biarkan M) dibagi massa molarnya, ditambah jumlah zat helium, yaitu sama dengan massa helium (m) dibagi massa molarnya:

n = M/(2 g/mol) + m/(4 g/mol)

Di sini kita memperhitungkan bahwa massa molar hidrogen adalah 2 g/mol, dan helium adalah 4 g/mol.

Menurut persamaan keadaan gas ideal, tekanan P, volume V dan jumlah zat n berhubungan sebagai berikut:

PV = nR*T

Di sini R adalah konstanta gas universal yang sama dengan 8,31 J/(mol*K), dan T adalah suhu absolut gas.

Dengan menggunakan rumus kondisi awal ini, kita peroleh:

101325 Pa * 22,4 l = M/(2 g/mol) * 8,31 J/(mol*K) * 273,15 K

Dari sini kita temukan M = 2 g/mol * 101325 Pa * 22,4 l / (8,31 J/(mol*K) * 273,15 K) = 2,02 kg

Sekarang kita dapat menulis rumus tekanan setelah menambahkan helium:

P' = (M/(2 g/mol) + m/(4 g/mol)) * R * T / V

Mengganti nilai-nilai yang diketahui ke dalamnya dan menyelesaikan m, kita mendapatkan:

m = 4 g/mol * V * (P' - P)/(R * T) = 4 g/mol * 22,4 l * (25000 Pa - 101325 Pa) / (8,31 J/(mol*K ) * 273,15 K ) = 0,19kg

Jadi, massa helium yang dimasukkan ke dalam balon adalah 0,19 kg.

***

1. Produk digital itu nyaman karena Anda dapat mengunduh dan menggunakannya segera!
2. Produk digital kualitas luar biasa, saya benar-benar puas dengan pembelian saya.
3. Banyak pilihan produk digital, saya akan selalu menemukan sesuatu yang cocok untuk diri saya sendiri.
4. Produk digital bersifat ekonomis karena biayanya seringkali lebih rendah dibandingkan barang fisik.
5. Saya menyukai buku digital karena tidak memakan banyak ruang dan mudah dibaca di mana saja.
6. Download barang digital cepat dan mudah, tidak perlu membuang waktu ke toko.
7. Sangat mudah untuk mengakses barang-barang digital dari mana saja di dunia dimana ada akses Internet.
8. Produk digital ramah lingkungan karena tidak perlu mengeluarkan sumber daya untuk produksi dan pengiriman produk fisik.
9. Saya menghargai kemampuan untuk mengunduh pembaruan dan penambahan pada produk digital agar tetap mengetahui perubahan terkini.
10. Berkat barang digital, saya bisa belajar dan berkembang menggunakan kursus online dan materi pendidikan.
11. Produk digital yang hebat! Saya mendapat akses instan ke materi yang sudah lama saya cari.
12. Saya membeli buku digital dan merasa senang! Membaca di tablet nyaman, tidak perlu membawa buku.
13. Saya memesan produk digital dan langsung menerimanya! Ini cepat dan nyaman.
14. Banyak pilihan produk digital! Beraneka ragam dan harga terjangkau.
15. Saya membeli musik digital dan merasa senang! Kualitas suaranya sungguh menakjubkan.
16. Sangat mudah untuk membeli barang digital secara online. Anda tidak perlu keluar rumah, Anda bisa memesan semuanya secara online.
17. Banyak pilihan barang digital untuk setiap selera dan warna! Saya selalu menemukan apa yang saya butuhkan.

Keunikan:

Barang digital - nyaman dan cepat! Tidak ada antrian atau menunggu pengiriman.

Mendapatkan produk digital secara instan sangat bermanfaat bagi mereka yang menghargai waktu mereka.

Membeli produk digital aman dan terjamin, karena Anda menerima produk langsung ke alamat email Anda.

Item digital adalah hadiah yang bagus untuk dikirim ke teman dan keluarga di mana pun di dunia.

Barang digital tersedia 24 jam sehari, 7 hari seminggu, membuatnya nyaman untuk dibeli kapan saja.

Barang digital adalah pilihan yang berkelanjutan karena tidak memerlukan pengemasan atau pengiriman fisik.

Barang digital adalah kemampuan untuk mengakses konten yang tidak dapat dibeli di toko.