20리터 실린더에는 10g의 수소 혼합물이 들어 있습니다.

디지털 제품에 대한 설명
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제품 설명:
20리터 실린더에는 10g의 수소와 48g의 산소가 혼합되어 있습니다. 이 혼합물은 예를 들어 용접 가스 또는 내연 기관의 에너지원으로 사용될 수 있습니다. 그러나 불법적으로 사용하거나 보관할 경우 수소와 산소의 상호 작용으로 폭발성 가스가 생성되므로 혼합물이 위험할 수 있습니다.
솔루션 작업 20509:
이 문제를 해결하려면 압력, 부피, 온도, 기체 물질의 양 사이의 관계를 표현하는 이상기체의 상태 방정식을 사용해야 합니다. 이 경우 혼합물의 부피와 조성, 반응 후 가스 온도에 대한 데이터가 있습니다. 가스 압력을 결정하기 위해 Clapeyron-Mendeleev 방정식을 사용할 수 있습니다. 이를 통해 알려진 매개변수를 사용하여 이상 가스의 압력을 계산할 수 있습니다.
Clapeyron-Mendeleev 방정식의 공식:
P * V = n * R * T
여기서 P는 가스 압력, V는 부피, n은 가스 물질의 양, R은 범용 가스 상수, T는 가스 온도(켈빈)입니다.
온도를 섭씨에서 켈빈으로 변환해 보겠습니다.
T = 300 + 273 = 573K
수소의 질량을 기준으로 가스 물질의 양을 계산해 보겠습니다.
n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10g / 2g/mol = 5mol
마찬가지로 산소량을 계산합니다.
n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48g / 32g/mol = 1.5mol
가스 물질의 총량:
n = n(H2) + n(O2) = 5몰 + 1.5몰 = 6.5몰
알려진 값을 Clapeyron-Mendeleev 방정식에 대입하고 압력에 대해 풀어 보겠습니다.
P = n * R * T / V = 6.5 mol * 8.31 J/(molK) 573 K / 20 L = 151.6 kPa
답: 가스 압력은 151.6kPa입니다.

***

제품 설명:

설명: 설명에는 실린더에도 48g의 산소가 포함되어 있다고 나와 있지만 이 작업에서는 이는 중요하지 않습니다.

문제를 해결하려면 수소와 산소의 혼합물이 점화된 후 형성되는 가스의 압력을 결정해야 합니다. 이를 위해 이상 기체 상태 방정식을 사용할 수 있습니다.

pV = nRT,

여기서 p는 가스 압력, V는 부피, n은 가스 물질의 양(몰), R은 범용 가스 상수, T는 가스 온도(켈빈)입니다.

가스 내 물질의 양을 계산하려면 가스 혼합물의 전체 압력이 각 가스의 부분압력의 합과 같다는 Dalton의 법칙을 사용해야 합니다.

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

여기서 p1, p2,..., pn은 각 가스의 분압입니다.

혼합물에는 수소만 포함되어 있으므로 수소의 부분압은 전체 압력과 같습니다.

p(H2) = p.

또한 점화 후 가스 온도가 300°C, 즉 573K라는 점도 고려해야 합니다.

이제 계산을 시작할 수 있습니다.

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

여기서 m(H2)는 수소의 질량이고, M(H2)는 수소의 몰 질량입니다.

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

p = nRT / V,

여기서 R = 8.31 J/(mol K)는 보편적인 기체 상수입니다.

p = 5몰 * 8.31J/(mol·K) * 573K/20L = 607.9kPa.

따라서 수소와 산소의 혼합물이 점화된 후 형성된 가스의 압력은 607.9kPa이다.

***

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