Каким станет давление если перегородку убрать

Газовые смеси. Закон парциальных давлений Дж. Дальтона

Пусть имеется сосуд с перегородкой. Одна часть его объёма VА заполнена газом А под давлением РА(нач.), а другая — объёмом VВ — газом В под давлением РВ(нач.). Уберём перегородку. За счёт взаимной диффузии газы перемешаются, и давление каждого в смеси уменьшится по сравнению с начальным давлением во столько раз, во сколько раз увеличивается объём, занимаемый газом. По закону Бойля-Мариотта:

Конечное давление газа в смеси — парциальное давление — это та часть общего давления газовой смеси, которая приходится на долю данного газа. При отсутствии химических взаимодействий общее давление идеальной газовой смеси равно сумме парциальных давлений всех входящих в неё газов.

В нашем случае Р = рА парц. + рВ парц. или в общем виде:

По закону Дальтона парциальное давление газа в смеси равно тому давлению, которым обладал бы данный газ, если бы при той же температуре он занимал объём всей смеси.

Состав газовых смесей может быть выражен:

а) массовыми долями:

б) мольными (молярными) долями:

в) Объёмными долями:

Т.к. V = Vm × n, где Vm— молярный объём газа при заданных условиях, то

Общее давление газов в смеси по закону Дальтона Р = Σрі , поэтому парциальное давление газа в смеси можно рассчитать по формуле:

Если известны массы газов в смеси и температура смеси, то общее давление рассчитывают по уравнению состояния идеального газа.

Пример 2. В закрытом сосуде ёмкостью 3 л смешаны 0,5 л азота с начальным давлением 103,5 кПа и 2,5 л водорода с начальным давлением 93,7 кПа. Определить парциальные давления газов и общее давление смеси.

После смешивания давление каждого газа в смеси (парциальное давление) по сравнению с исходным давлением уменьшится во столько раз, во сколько увеличивается объём, занимаемый газом:

рН2 парц. = 2,5 /3 93,7 кПа = 78,08 кПа.

По закону Дальтона общее давление есть сумма парциальных давлений:

Пример 3. В баллоне вместимостью 20 л при 18 0 С находится смесь из 28 г кислорода и 24 г аммиака. Определить парциальные давления каждого из газов и общее давление смеси.

Решение:

Общее давление газовой смеси можно рассчитать по уравнению Менделеева- Клапейрона: РV= nRT, где n — суммарное количество вещества в газовой смеси. Для нахождения n необходимо рассчитать количество О2 и NH3 : n= m /м

Парциальное давление газов в смеси пропорционально их объёмной доле в смеси φ или мольной доле χ:

Решение удобно оформить в виде таблицы:

*) Р(общ.) = n(общ.) RT/V(общ.) = 2,29 8,314 291/0,02 = 271 кПа .

Задачи для самостоятельного решения

14. Вычислить объёмные доли (φ,%) неона и аргона в смеси, если их парциальные давления составляют соответственно 203,4 и 24,6 кПа.

15. Общее давление смеси аргона и водорода составляет 108,6 кПа. Какова объёмная доля аргона, если парциальное давление водорода 105,2 кПа?

16. Газовая смесь приготовлена из 3 л метана при давлении 95940 Па, 4 л водорода при давлении 83950 Па и 1 л оксида углерода (ІV) при давлении 108700 Па. Объём смеси 8 л, Определить парциальные давления газов в смеси и общее давление.

17. Смешивают 3 л азота, находящегося под давлением 95940 Па с 2 л кислорода. Объём смеси 5 л, общее давление 104200 Па. Под каким давлением был введён кислород?

18. Два баллона с кислородом вместимостью 3 и 4 л соединены между собой трубкой с краном. При закрытом кране давление кислорода в первом баллоне равно 55970 Па, а во втором — 103500 Па. Температура газа одинакова. Каким станет давление в баллонах при той же температуре, если открыть кран? Объёмом трубки пренебречь.

19. Сосуд объёмом 3,2 л разделён пополам полупроницаемой перегородкой. В одну половину сосуда введены 2,4 г водорода и 30 г азота, а другой половине — вакуум. Через перегородку может диффундировать только водород. Во время процесса поддерживается Т = 100 0 C. Какие давления установятся в обеих частях сосуда после установления равновесия?

20. В сосуде объёмом 4000 л при Т = 27 0 C находится смесь из 3 кг СО2, 1 кг N2 и 9 кг СО. Вычислить парциальные давления газов, образующих смесь и общее давление смеси.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; Нарушение авторского права страницы

Источник

Если убрать перегородку то давление газов будет равно

2017-05-27

Теплоизолированный сосуд, разделенный на две неравные части ($V_ = 2 л, V_ = 3 л$), наполнен идеальным газом. В первой части газ находится под давлением $p_ = 10^ Па$ при температуре $t_ = 27^ С$, во второй части — под давлением $p_ = 5 cdot 10^ Па$ и той же температуре (рис.). Найти изменение энтропии всей системы после удаления перегородки и установления равновесного состояния. Изменится ли ответ, если в объемах $V_$ и $V_$ находятся разные газы?

Рассматриваемая система изолирована — теплообмен не происходит, внешние силы не действуют. После удаления перегородки начнется заведомо необратимый самопроизвольный процесс, в результате которого во всем сосуде будет находиться однородный газ под некоторым давлением $p_$, причем $p_ $. Вся система не участвует в теплообмене, ни один из газов не совершает работы. Следовательно, в конечном состоянии суммарная внутренняя энергия системы, а значит, и средняя энергия, приходящаяся на долю одной молекулы, будут такими же, как и до удаления перегородки. Поэтому температура газа остается постоянной и равной $T_$.

Энтропия системы в результате этого необратимого процесса увеличивается. Изменение ее определяется только начальным и конечным состояниями системы. Чтобы найти это изменение, надо представить себе любой обратимый процесс, переводящий данную систему из начального состояния в конечное.

Представим себе, что сосуды разделены поршнем, который перемещается до тех пор, пока давление с обеих его сторон не станет одинаковым и равным $p_$ (газ в левой части сосуда сжимается, в правой расширяется). Чтобы процесс был изотермическим и обратимым, во-первых, должна быть нарушена теплоизоляция сосуда: газ в левой части сосуда должен отдавать теплоту, в правой — получать. Во-вторых, Рис. 63 поршень должен двигаться медленно, следовательно, на него должна действовать внешняя сила, компенсирующая результирующую силу давления газов.

После выравнивания давлений обе части газа окажутся в одинаковых равновесных состояниях; поэтому если убрать перегородку (поршень), то энтропия системы не изменится. Следовательно, искомое изменение энтропии системы равно сумме изменений энтропии каждой части газа в отдельности при описанном изотермическом перемещении поршня:

При изотермическом процессе

$delta Q_ = delta A_ = pdV = — V dp$.

[Последнее из равенств следует из того, что $d(pV) = 0$ при $pV = const$.] Тогда из уравнения (1)

Выражая в интегралах текущий объем $V$ из уравнений изотермических процессов, записанных для начального и текущего состояний, получим

Давление $p_$ может быть найдено из уравнений изотермических процессов для каждой части газа:

где $V_^$ и $V_^$ — объемы каждой части газа после выравнивания давлений, причем $V_^ + V_^ = V_ + V_$. Тогда почленное сложение уравнений (3) дает

Подставив выражение (4) в (2), находим

Если бы в объемах $V_$ и $V_$ находились разные газы, то после удаления перегородки, даже при условии, что по обе ее стороны газы находятся под одинаковым давлением $p_$, начнется необратимый самопроизвольный процесс диффузии, который приведет к выравниванию концентраций каждого из газов во всем объеме сосуда. Очевидно, что в процессе диффузии энтропия будет возрастать. Следовательно, в этом случае полное изменение энтропии системы больше значения, найденного ранее.

Чтобы рассчитать изменение энтропии в процессе диффузии, надо заменить реальный необратимый процесс таким воображаемым обратимым процессом, который приведет систему в то же самое конечное состояние. Такой процесс может быть осуществлен только с помощью полупроницаемых перегородок, т. е. перегородок, проницаемых для молекул одного газа и непроницаемых для молекул другого газа.

Источник

Какое давление установится в сосуде после удаления перегородок, если температура при этом осталась неизменной?

В сосуде находится газ под давлением 60 атм. Какое установится давление (в [атм]), если из сосуда выпустить
В сосуде находится газ под давлением 60 атм. Какое установится давление (в ), если из сосуда.

Какое давление пара жидкости установится в сосуде?
Ребят буду очень благодарен , если поможете разобраться с решением данной интересной задачки : В.

Какое давление установится в баллонах, если открыть кран?
Имеются два баллона емкостью V1 = 5 л и V2 = 2 л, соединенные трубкой с краном. Давление газа в.

Какое установится давление в баллоне после N рабочих циклов насоса
В баллон обьемом V содержащий воздух при атмосферном давлении Ро . насосом с рабочим обьемом дельта.

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные и любые другие студенческие работы здесь.

какая температура установится в сосуде?
в сосуд с пренебрежимо малой теплоемкостью,в котором находится 550 г льда при температуре 0 c .

Какая температура установится в сосуде?
Помогите, пожалуйста, разобраться с задачей, как бы вы её решили? У меня уж больно неправдоподобные.

Какое будет давление в обоих баллонах, если после этого клапан открыть?
Два баллона соединены вместе с помощью крана, который сначала был закрыт. В первом из них, давление.

Найти давление, которое установится после охлаждения газа
Воздух находившийся под давлением 72 кПа, был адиабатически сжат до давления 1 МПа. Найти.

Источник