В баллоне объемом V=22,4 л находится водород при нормал

В баллоне объемом V=22,4 л находится водород при нормальных условиях. После добавления некоторого количества гелия в баллон, давление в нём возросло до 0,25 МПа, а температура осталась прежней. Необходимо определить массу гелия, введенного в баллон.

Для решения данной задачи используем закон Бойля-Мариотта, который гласит, что при постоянной температуре для заданного количества газа произведение давления на объем остается постоянным. Также воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

pV = nRT,

где p - давление газа, V - его объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Перепишем уравнение состояния газа в виде:

n = pV / RT.

Так как температура не изменилась, то количество вещества в баллоне осталось прежним. После добавления гелия в баллон, количество вещества стало равно сумме количеств вещества водорода и гелия:

n = n(H2) + n(He).

Таким образом, исходя из закона Бойля-Мариотта, можно составить уравнение:

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

Выразим количество гелия:

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

Теперь можем вычислить массу гелия, введенного в баллоне, используя молярную массу гелия:

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

где M(He) - молярная масса гелия.

Ответ:

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

Ключевым продуктом в нашем магазине цифровых товаров является онлайн-курс "Химия для начинающих". В рамках курса вы получите полное и понятное описание основных законов химии, а также научитесь решать типовые задачи, которые могут возникнуть при изучении этой науки.

Оформление курса выполнено в красивом и понятном html-формате, который позволяет комфортно изучать материал на любом устройстве - компьютере, планшете или смартфоне. Курс содержит множество интерактивных элементов - тестов, заданий и примеров, которые помогут закрепить полученные знания.

Также в рамках курса вы получите доступ к уникальной задаче №20139, которая поможет вам применить полученные знания на практике. В задаче необходимо рассчитать массу гелия, введенного в баллон с водородом при нормальных условиях. Решение задачи выполнено с краткой записью условия, формул и законов, используемых в решении, выводом расчетной формулы и ответом. Если у вас возникнут вопросы по решению, вы можете связаться с нашими специалистами, которые всегда готовы помочь.

Дано:

• объем баллона V=22,4 л;
• давление в баллоне после добавления гелия p=0,25 МПа;
• температура осталась прежней;
• в баллоне изначально находился водород при нормальных условиях.

Нужно найти: массу гелия, введенного в баллон.

Решение: Для решения задачи воспользуемся законом Бойля-Мариотта: при постоянной температуре для заданного количества газа произведение давления на объем остается постоянным. Также воспользуемся уравнением состояния идеального газа: pV = nRT, где p - давление газа, V - его объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура. Перепишем уравнение состояния газа в виде: n = pV / RT. Так как температура не изменилась, то количество вещества в баллоне осталось прежним. После добавления гелия в баллон, количество вещества стало равно сумме количеств вещества водорода и гелия: n = n(H2) + n(He). Таким образом, исходя из закона Бойля-Мариотта, можно составить уравнение: p(H2)V = (n(H2) + n(He))RT. Выразим количество гелия: n(He) = (p(H2)V - n(H2)RT) / RT. Теперь можем вычислить массу гелия, введенного в баллоне, используя молярную массу гелия: m(He) = M(He) * n(He), где M(He) - молярная масса гелия.

Подставим известные значения и решим уравнение:

• объем баллона V=22,4 л;
• давление в баллоне после добавления гелия p=0,25 МПа;
• температура осталась прежней, значит T=293 К (нормальные условия);
• для водорода молярная масса M(H2) = 2 г/моль;
• для гелия молярная масса M(He) = 4 г/моль;
• универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль*К).

Сначала найдем количество вещества гидрогена в баллоне: n(H2) = p(H2) * V / (R * T) = 101325 Па * 0,0224 м³ / (8,31 Дж/(моль*К) * 293 К) = 0,902 моль.

Теперь найдем количество вещества гелия: n(He) = (p(H2) * V - n(H2) * R * T) / (R * T) = (0,25 МПа * 0,0224 м³ - 0,902 моль * 8,31 Дж/(мольК) * 293 К) / (8,31 Дж/(мольК) * 293 К) = 0,025 моль.

Наконец, найдем массу гелия: m(He) = M(He) * n(He) = 4 г/моль * 0,025 моль = 0,1 г.

Ответ: масса гелия, введенного в баллон, равна 0,1 г.

***

В баллоне объемом V=22,4 л находился водород при нормальных условиях, то есть при давлении 101,325 Па и температуре 273,15 К. После того, как в баллон было дополнительно введено некоторое количество гелия, давление в баллоне возросло до 0,25 МПа, что равно 25000 Па, а температура осталась неизменной (273,15 К).

Для решения задачи воспользуемся законом Бойля-Мариотта, который утверждает, что при постоянной температуре количество газа, заключенного в сосуде, обратно пропорционально его давлению. Также нам понадобится уравнение состояния идеального газа, которое позволяет связать давление, объем, температуру и количество вещества газа.

Итак, пусть в баллон было введено m гелия. Тогда общее количество вещества газов в баллоне будет равно количеству водорода, которое равно массе водорода (пусть это будет M) разделенной на его молярную массу, плюс количество вещества гелия, которое равно массе гелия (m) разделенной на его молярную массу:

n = M/(2 г/моль) + m/(4 г/моль)

Здесь мы учли, что молярная масса водорода составляет 2 г/моль, а гелия - 4 г/моль.

Согласно уравнению состояния идеального газа, давление P, объем V и количество вещества n связаны следующим образом:

PV = nR*T

Здесь R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль*К), а T - абсолютная температура газа.

Используя эту формулу для исходных условий, получим:

101325 Па * 22,4 л = M/(2 г/моль) * 8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К

Отсюда находим M = 2 г/моль * 101325 Па * 22,4 л / (8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К) = 2,02 кг

Теперь можем записать формулу для давления после добавления гелия:

P' = (M/(2 г/моль) + m/(4 г/моль)) * R * T / V

Подставляя в нее известные значения и решая относительно m, получаем:

m = 4 г/моль * V * (P' - P)/(R * T) = 4 г/моль * 22,4 л * (25000 Па - 101325 Па) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К) = 0,19 кг

Таким образом, масса гелия, введенного в баллоне, равна 0,19 кг.

***

1. Цифровой товар - это удобно, так как можно скачать и использовать его сразу же!
2. Отличное качество цифрового товара, я полностью доволен своей покупкой.
3. Большой выбор цифровых товаров, всегда найду что-то подходящее для себя.
4. Цифровой товар - это экономично, так как его стоимость часто ниже, чем у физических товаров.
5. Я люблю цифровые книги, так как они занимают меньше места и удобно читать в любом месте.
6. Скачивание цифровых товаров - это быстро и просто, не нужно тратить время на походы в магазины.
7. Удобно иметь доступ к цифровым товарам из любой точки мира, где есть интернет.
8. Цифровой товар - это экологично, так как не нужно расходовать ресурсы на изготовление и доставку физического товара.
9. Я ценю возможность скачивать обновления и дополнения к цифровым товаром, чтобы всегда быть в курсе последних изменений.
10. Благодаря цифровым товаром, я могу учиться и развиваться, используя онлайн-курсы и образовательные материалы.
11. Отличный цифровой товар! Получил мгновенный доступ к материалам, которые искал уже давно.
12. Купил цифровую книгу и остался доволен! Удобно читать на планшете, не надо таскать книгу с собой.
13. Заказал цифровой товар и получил его мгновенно! Это быстро и удобно.
14. Отличный выбор цифровых товаров! Широкий ассортимент и доступные цены.
15. Купил цифровую музыку и остался в восторге! Качество звука просто потрясающее.
16. Очень удобно покупать цифровые товары онлайн. Не нужно выходить из дома, можно все заказать из интернета.
17. Большой выбор цифровых товаров на любой вкус и цвет! Я всегда нахожу то, что мне нужно.

Особенности:

Цифровой товар - это удобно и быстро! Никаких очередей и ожиданий доставки.

Получение цифрового товара мгновенно - это действительно выгодно для тех, кто ценит свое время.

Покупка цифрового товара - это безопасно и надежно, так как вы получаете товар напрямую на свой электронный адрес.

Цифровой товар - это отличный подарок, который можно отправить друзьям и близким в любой точке мира.

Цифровые товары доступны круглосуточно, 7 дней в неделю, что делает их удобными для покупки в любое время.

Цифровой товар - это экологичный выбор, так как он не требует физической упаковки и доставки.

Цифровой товар - это возможность получить доступ к контенту, который невозможно купить в магазинах.