Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#101242

Герметичный вертикальный цилиндрический сосуд объёмом V  разделён тонким невесомым теплопроводящим герметичным поршнем (диск соосный с сосудом) на две равные части. Поршень может перемещаться без трения. В верхней части цилиндра находится углекислый газ, а в нижней — вода и углекислый газ. В начальный момент система находилась в равновесии при комнатной температуре T0.  При этом жидкость занимала объём V ∕4.  Затем цилиндр медленно нагрели до T = 5T0∕4 = 373 К.  Установившийся объём его верхней части стал равен V ∕5.

По закону Генри, при заданной температуре количество Δ ν  растворённого газа в объёме жидкости w  пропорционально парциальному давлению p  газа: Δν = kpw.  Объём жидкости при этом практически неизменен. Для углекислого газа константа Генри для данной комнатной температуры k ≈ (1∕3) ⋅10−3моль∕(м3 ⋅Па).  При конечной температуре T  углекислый газ в воде практически не растворяется. Можно принять, что           3
RT  ≈ 3⋅10  Дж/ моль,  где       R  — универсальная газовая постоянная. Давлением водяных паров при комнатной температуре и изменением объёма жидкости в процессе нагревания пренебречь. Все газы считать идеальными.
1. Найти отношение количеств вещества в газообразном состоянии в верхней и нижней частях до нагревания.
2. Определите начальное давление в сосуде P0.  Ответ выразить через P АТМ  (нормальное атмосферное давление) с числовым коэффициентом в виде обыкновенной дроби.
(«Физтех», 2023, 11)

Источники: «Физтех», 2023, 11

Показать ответ и решение

1) Уравнение Менделеева-Клапейрона для газа в обеих частях сосуда:

  V-
p02 = ν1RT0

  V
p04-= ν2RT0

ν1 = 2
ν2

2) Для верхней части сосуда можем записать соотношение:

p0V- = pV-
 2T0   5T

 p0    4p
2T- = 25T-
  0      0

p = 25p0
    8

Для нижней части давление распишем по закону Дальтона:

p = p   + p
     нас   н

Известно, что давление насыженных паров при кипении жидкости равно атмосферному.

p = pАТМ + pн

Запишем Менделеева-Клапейрона для газа в нижней части:

0,55p V = (ν + Δ ν)RT
    н      1

По закону Генри, описанном в условии:

Δν = kp0V-
        4

Подставим:

                  V-
0,55pнV = (ν1 + kp04 )RT

Дальше выразим ν1RT  :

0,55p′V   p0V-
   T    = 4T0

    25
p′ =--p0
    44

0,55p′V = ν1RT

Тоже подставим:

               25         V
0,55pнV = 0,55⋅ --p0V +kp0 -RT
               44         4

     25     5-
pн = 44p0 + 11kp0RT

Подставим в закон Дальтона:

           25     5
p = pАТМ + 44p0 + 11-kp0RT

25            25     5
--p0 = pАТМ + --p0 +--kp0RT
 8            44    11

25p0 − 25p0 −-5kp0RT = pАТ М
 8     44    11

    ---88pАТМ---
p0 = 5(45− 8kRT )

     88
p0 =---pАТ М
    185
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!