Una bombola da 20 litri contiene una miscela di 10 g di idrogeno

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Descrizione del prodotto:

Una bombola da 20 litri contiene una miscela di 10 g di idrogeno e 48 g di ossigeno. Questa miscela può essere utilizzata, ad esempio, come gas di saldatura o come fonte di energia per motori a combustione interna. Tuttavia, se utilizzata o conservata illegalmente, la miscela può essere pericolosa perché l'interazione tra idrogeno e ossigeno produce un gas esplosivo.

Attività di soluzione 20509:

Per risolvere il problema dobbiamo utilizzare l'equazione di stato di un gas ideale, che esprime la relazione tra pressione, volume, temperatura e quantità di sostanza gassosa. In questo caso abbiamo dati sul volume della miscela e sulla sua composizione, nonché sulla temperatura del gas dopo la reazione. Per determinare la pressione del gas possiamo utilizzare l'equazione di Clapeyron-Mendeleev, che ci permette di calcolare la pressione di un gas ideale con i suoi parametri noti.

Formula per l'equazione di Clapeyron-Mendeleev:

P*V = n*R*T

dove P è la pressione del gas, V è il suo volume, n è la quantità di sostanza gassosa, R è la costante universale dei gas, T è la temperatura del gas in Kelvin.

Convertiamo la temperatura da gradi Celsius a Kelvin:

T = 300 + 273 = 573 K

Calcoliamo la quantità di sostanza gassosa in base alla massa di idrogeno:

n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol

Allo stesso modo, calcoliamo la quantità di ossigeno:

n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48 g / 32 g/mol = 1,5 mol

Quantità totale di sostanza gassosa:

n = n(H2) + n(O2) = 5 mol + 1,5 mol = 6,5 mol

Sostituiamo i valori noti nell'equazione di Clapeyron-Mendeleev e risolviamola per la pressione:

P = n * R * T / V = ​​6,5 mol * 8,31 J/(mol*K) * 573 K / 20 L = 151,6 kPa

Risposta: La pressione del gas è 151,6 kPa.

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Descrizione del prodotto:

Una bombola da 20 litri contiene una miscela di 10 g di idrogeno.

Precisazione: la descrizione indica anche che la bombola contiene anche 48 g di ossigeno, ma per questo compito questo non è significativo.

Per risolvere il problema è necessario determinare la pressione del gas formatosi dopo l'accensione della miscela di idrogeno e ossigeno. Per fare ciò è possibile utilizzare l’equazione di stato dei gas ideali:

pV = nRT,

dove p è la pressione del gas, V è il suo volume, n è la quantità di sostanza gassosa (in moli), R è la costante universale dei gas, T è la temperatura del gas in Kelvin.

Per calcolare la quantità di sostanza contenuta in un gas è necessario utilizzare la legge di Dalton, la quale afferma che la pressione totale di una miscela di gas è pari alla somma delle pressioni parziali di ciascun gas:

p = p1 + p2 + ... + pn,

dove p1, p2,..., pn sono le pressioni parziali di ciascun gas.

Poiché la miscela contiene solo idrogeno, la pressione parziale dell'idrogeno è uguale alla pressione totale:

p(H2) = p.

Bisogna inoltre tenere conto che la temperatura del gas dopo l'accensione è di 300°C, che equivale a 573 K.

Ora puoi iniziare i calcoli:

1. Calcoliamo la quantità di sostanza idrogeno:

n(H2) = m(H2) / M(H2),

dove m(H2) è la massa dell'idrogeno, M(H2) è la massa molare dell'idrogeno.

M(H2) = 2 g/mol, quindi n(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol.

1. Calcoliamo la pressione del gas:

p = nRT/V,

dove R = 8,31 J/(mol K) è la costante universale dei gas.

p = 5 mol * 8,31 J/(mol·K) * 573 K/20 L = 607,9 kPa.

Pertanto, la pressione del gas formato dopo l'accensione della miscela di idrogeno e ossigeno è di 607,9 kPa.

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