Как найти объем сосуда в котором находится газ формула
19 ноября 2011
Автор КакПросто!
Газ, как и вещества, находящиеся в других агрегатных состояниях, имеет ряд параметров, в число которых входит и объем. Объем газа находится на основании других его характеристик, которые приведены в условии задачи. Любой газ, независимо от вида и состава, имеет объем, который и требуется найти во многих задачах.
Инструкция
Газ, независимо от его состава, имеет три основных параметра: массу, объем и плотность. В большинстве задач оперируют так называемым идеальным газом, поэтому опираться в них необходимо лишь на приведенные в условии значения массы, давления, температуры. Например, в условии задачи может быть указан газ азот N2 с температурой в 60 градусов, давлением в 30 кПа и массой в 0,05 г. Зная эти три параметра и состав газа, по уравнению Менделеева-Клапейрона можно найти его объем. Для этого необходимо переделать данное уравнение следующим образом:
pV=mRT/M.
Осуществив дальнейшее преобразование формулы, найдите объем азота:
V =mRT/pM.
При этом молярную массу M можно найти по таблице Д.И. Менделеева. У азота она равна 12 г/моль. Тогда:
V=0,05*12*8,31*333/30*12≈4,61.
Если известны объем при нормальных условиях, а объем при других условиях является искомым, примените законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:
pV/T=pнVн/Tн.
В таком случае преобразуйте формулу следующим образом:
pV*Tн=pнVн*T.
Отсюда объем V равен:
V=pнVн*T/p*Tн.
Индекс н означает величину того или иного параметра при нормальных условиях.
Если рассматривать объем газа с точки зрения термодинамики, можно заметить, что на газы могут действовать силы, за счет которых меняется объем. При этом давление газа постоянно, что характерно для изобарных процессов. В ходе таких процессов объем изменяется с одной величины на другую. Их можно обозначить как V1 и V2. В условиях ряда задач описывается некоторый газ, находящийся под поршнем в сосуде. При расширении этого газа поршень передвигается на некоторое расстояние dl, в результате чего осуществляется работа:
A=pdV=p(V2 -V1).
Эта формула связывает изменение объема газа и работу. Как известно, если дан конечный объем V2, то можно найти начальный объем V1:
V1=pV2-A/p.
Наконец, наиболее просто найти объем газа, исходя из двух других физических параметров – массы и плотности. Если в условиях задан газ с некоторой плотностью и массой, то его объем следует вычислять по формуле:
V=m/ρ.
У каждого газа имеется определенная плотность, как и у любого твердого или жидкого вещества. Поэтому, находя объем газа, в первую очередь необходимо учитывать именно этот параметр.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Источник
2 сентября 2011
Автор КакПросто!
Объем газа можно найти с помощью нескольких формул. Выбрать подходящую нужно, исходя из данных в условии задачи величин. Большую роль при подборе необходимой формулы играют условия среды, а в частности: давления и температура.
Инструкция
Наиболее часто встречающаяся в задачах формула: V = n*Vm, где V – объем газа (л), n – количество вещества (моль), Vm – молярный объем газа (л/моль), при нормальных условиях(н.у.) является стандартной величиной и равен 22,4 л/моль. Бывает так, что в условии нет количества вещества, но есть масса определенного вещества, тогда поступаем так: n = m/M, где m – масса вещества (г), M – молярная масса вещества (г/моль). Молярную массу находим по таблице Д.И. Менделеева: под каждым элементом написана его атомная масса, складываем все массы и получаем необходимую нам. Но такие задачи встречаются довольно редко, обычно в задачи присутствует уравнение реакции. Решение таких задач по этом немного изменяется. Рассмотрим на примере.
Какой объем водорода выделится при нормальных условиях, если растворить алюминий массой 10,8 г в избытке соляной кислоты.
Записываем уравнение реакции: 2Al + 6HCl(изб.) = 2AlCl3 + 3H2.
Решаем задачу о этому уравнению. Находим количество вещества алюминия, которое вступило в реакцию: n(Al) = m(Al)/M(Al). Чтобы подставить данные в эту формулу, нам необходимо подсчитать молярную массу алюминия: M(Al) = 27 г/моль. Подставляем: n(Al) = 10,8/27 = 0,4 моль.Из уравнения мы видим, что при растворении 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода. Рассчитываем какое же количество вещества водорода образуется из 0,4 моль алюминия: n(H2) = 3*0,4/2 = 0,6 моль. Затем подставляем данные в формулу по нахождению объема водорода: V = n*Vm = 0,6*22,4 = 13,44 л. Вот мы и получили ответ.
Если мы имеем дело с газовой системой, то имеет место такая формула: q(x) = V(x)/V, где q(x)(фи) – объемная доля компонента, V(x) – объем компонента (л), V – объем системы (л). Для нахождения объема компонента получаем формулу: V(x) = q(x)*V. А если необходимо найти объем системы, то: V = V(x)/q(x).
Обратите внимание
Существуют и другие формулы для нахождения объема, но если необходимо найти объем газа подойдут только формулы, приведенные в этой статье.
Источники:
- “Пособие по химии”, Г.П. Хомченко, 2005.
- как найти объем работ
- Найти объем водорода при электролизе раствора ZnSO4
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Источник
27 декабря 2018
Автор КакПросто!
Для расчета объема газа, который находится в некотором сосуде или помещении, найдите их объем геометрическими методами. Это связано с тем, что газ всегда занимает весь предоставленный ему объем. В том случае, если известно количество вещества или масса газа в нормальных условиях, найдите объем газа, умножив количество вещества на 0,0224 м³. Если же газ не находится в идеальных условиях, используйте специальные уравнения.
Вам понадобится
- рулетка или дальномер, термометр, манометр, таблица Менделеева.
Инструкция
Расчет объема газа геометрическими методамиЕсли сосуд заполнен газом, найдите его объем. Например, если комната имеет форму параллелепипеда, с помощью рулетки или дальномера определите ее длину, ширину и высоту в метрах. Полученные результаты перемножьте и получите объем газа в комнате, выраженный в м³. Если сосуд цилиндрический, измерьте его диаметр, возведите его в квадрат, умножьте на 3,14 и высоту цилиндра, которую тоже измерьте, получившееся число поделите на 4.
Расчет объема известной массы определенного газа в нормальных условияхЕсли газ находится в нормальных условиях (0ºС, 760 мм.ст.ст.), известна его масса и химическая формула, с помощью таблицы Менделеева определите его молярную массу, учитывая тот факт, что у большинства простых газов молекулы двухатомные. Затем массу газа поделите на его молярную массу, а полученное число умножьте на 0,0224. Получите объем газа в м³. Есть и другой способ. Если известна масса и вид газа, по специальной таблице найдите его плотность и поделите массу газа на его плотность. Получите объем газа. Если масса газа дана в килограммах, плотность берите в килограммах на метр кубический, если в граммах – в граммах на сантиметр кубический. Соответственно получится объем или в метрах, или в сантиметрах кубических.
Расчет массы газа через уравненияЕсли известная масса газа находится в реальных условиях, найдите количество его вещества, для чего массу поделите на молярную массу. Манометром измерьте давление газа, а термометром его температуру. Давление выразите в Паскалях, а температуру в Кельвинах. Отношение температуры к давлению умножьте на количество вещества газа, и число 8,31 результатом будет объем данного газа в м³.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Источник
Random converter |
Калькулятор закона состояния идеального газа (давление-объем-температура-количество)Калькулятор закона состояния идеального газа определяет одну из четырех величин, входящих в уравнение состояния (давление, объем, температура или количество), если известны три другие величины. Пример: Рассчитать давление в паскалях в 70-литровом баке работающего на метане автомобиля, если в нем хранится 800 молей метана при 30 °С. Еще несколько примеров решения задач о состоянии идеального газа под приводится калькулятором. Выберите неизвестную величину для решения уравнения состояния идеального газа: PVTn Абсолютное давление P Объем V Температура T ИЛИ Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры Для расчета выберите неизвестную величину и введите три известные величины из четырех имеющихся в уравнении состояния газа (давление, объем, температура, количество). Четвертая величина будет рассчитана после нажатия на кнопку Рассчитать. Количество можно ввести в молях или указать молярную массу и массу газа. Для определения молярной массы любого газа можно использовать калькулятор молярной массы. Если нужно определить молярную массу смеси газов, например, сухого воздуха, нужно определить молярные массы каждого газа и умножить их на процентное содержание по массе каждого газа в воздухе. Примеры решения задач по уравнению состояния идеального газа (уравнению Менделеева – Клапейрона)Задача 1: Плотность воздуха при нормальных условиях (температура 0 °С и атмосферное абсолютное давление 100 кПа) составляет 1,28 кг/м³. Определить среднюю молярную массу воздуха. Решение: Поскольку плотность воздуха задана, это означает, что в калькулятор можно ввести массу одного кубического метра воздуха, равную 1,28 кг. Введите в калькулятор данные:
Задача 2: Молярная масса газа кислорода (O₂) M = 32 г/моль. Определить абсолютную температуру 128 г. кислорода, находящегося в 10-литровом сосуде под давлением P = 3 МПа. Решение: Нажмите кнопку Reset и введите в калькулятор данные задачи:
Задача 3: В сосуде высокого давления находится газ под давлением P = 0.5 МПа при температуре T = 15 °С. Объем газа V = 5 л. Рассчитать объем этой массы газа при нормальных условиях (P = 100 кПа, T = 0 °С). Решение: Нажмите кнопку Reset и введите в калькулятор данные задачи:
Задача 4: Рассчитать давление в паскалях в 70-литровом баке работающего на метане автомобиля, если в нем хранится 12,8 кг метана (молярная масса 16 г/моль) при 30 °С. Определения и формулыИдеальный газИдеальный газ – теоретическая модель, в которой газ представляется в виде множества свободно движущихся частиц бесконечно малого размера, которые взаимодействуют друг с другом абсолютно упруго, то есть при столкновении двух частиц их кинетическая энергия не изменяется и не превращается ни в какую другую форму энергию, например, в потенциальную энергию или в тепло. Считается, что суммарный размер частиц настолько мал, что занимаемый ими объем в сосуде пренебрежимо мал. Эта теоретическая модель полезна, так как она упрощает многие расчеты, а также в связи с тем, что идеальный газ подчиняется законам классической механики. Идеальный газ можно представить себе в виде множества абсолютно твердых сфер, которые только сталкиваются друг с другом и больше никак не взаимодействуют. В обычных условиях, например, при стандартных условиях (при температуре 273,15 К и давлении в 1 стандартную атмосферу) большинство реальных газов ведут себя как идеальный газ. В общем случае, газ ведет себя как идеальный при низком давлении и высокой температуре, когда расстояния между молекулами газа относительно велики. В этих условиях потенциальная энергия вследствие действия межмолекулярных сил намного меньше кинетической энергии частиц. Размер молекул также незначителен по сравнению с расстоянием между ними. Идеальная модель не работает при низких температурах и высоких давлениях, а также для тяжелых газов. При понижении температуры и повышении давления реальный газ может стать жидкостью или даже перейти в твердое состояние, то есть может произойти фазовый переход. В то же время, модель идеального газа не допускает жидкого или твердого состояния. Закон идеального газаИдеальный газ, как и любой другой газ, можно охарактеризовать четырьмя переменными и одной константой, а именно:
Эти четыре переменные и одна константа объединены в приведенном ниже уравнении, которое называется уравнением состояния идеального газа: Это уравнение также известно под названием закона идеального газа и уравнения Менделеева – Клапейрона или уравнения Клапейрона, так как уравнение было впервые выведено в 1834 г. французским инженером Эмилем Клапейроном (1799-1864). О вкладе Д. И. Менделеева – чуть ниже. В этом уравнении:
Приведенное выше уравнение показывает, что при нулевой абсолютной температуре получается нулевой объем. Однако это не означает, что объем реального газа действительно исчезает. При очень низких температурах все газы становятся жидкостями и уравнение идеального газа к ним неприменимо. Универсальная газовая постоянная соответствует работе, выполненной при расширении одного моля идеального газа при нагревании на 1 К при постоянном давлении. Размерность постоянной – работа на количество вещества на температуру. Постоянная в точности равна 8,31446261815324 Дж⋅К⁻¹⋅моль⁻¹. Универсальная газовая постоянная также определяется как произведение числа Авогадро NA и постоянной Больцмана k: Входящая в уравнение состояния идеального газа универсальная газовая постоянная была предложена и введена в уравнение Дмитрием Менделеевым в 1877 г. Поэтому уравнение состояния идеального газа в литературе на русском языке и ее переводах на другие языки, называется уравнением Менделеева – Клапейрона. Количество газа в молях часто бывает удобно заменить массой газа. Количество газа в молях n, его масса m в граммах и молярная масса M в граммах на моль связаны формулой: Заменяя в уравнении состояния идеального газа n на m/M, имеем: Для определения молярной массы элемента, его относительная атомная масса умножается на коэффициент молярной массы в кг/моль Например, молярная масса кислорода в единицах системы СИ Если ввести в уравнение состояния идеального газа плотность ρ = m/V, мы получим: Теперь введем понятие удельной газовой постоянной, которая представляет собой отношение универсальной газовой постоянной R к молярной массе M: Например, удельная газовая постоянная сухого воздуха приблизительно равна 287 Дж·кг⁻¹·К⁻¹. Подставив удельную газовую постоянную в уравнение состояния идеального газа, получим: Закон идеального газа объединяет четыре более простых эмпирических газовых закона, открытых в XVII-XIX вв. несколькими учеными, которые аккуратно измеряли свойства газа. Простые газовые законы можно также вывести из уравнения состояния идеального газа (PV=nRT). Поскольку в этом уравнении R является постоянной величиной, можно записать Поскольку PV/NT – постоянная величина, можно записать это иначе: Здесь индексы 1 и 2 показывают начальное и конечное состояние газа в системе. Мы будем использовать это уравнение ниже при описании четырех газовых законов. Отметим, что исторически именно эмпирические законы поведения газа, описанные ниже, привели к открытию обобщенного закона состояния идеального газа. Эти законы были открыты несколькими учеными, которые проводили эксперименты, изменяя только две переменные состояния газа и оставляя две другие переменные постоянными. Закон Бойля – Мариотта (T=const, n=const)Роберт Бойль Изменим предыдущее уравнение с учетом, что количество газа в молях n и его температура Т остаются неизменными: или Эдм Мариотт Это закон Бойля – Мариотта, описывающий зависимость объема V фиксированного количества газа в молях n от давления P при постоянной температуре T. Давление фиксированной массы газа при неизменной температуре обратно пропорционально его объему. Закон был сформулирован англо-ирландским химиком и физиком Робертом Бойлем в 1662 г. В России и континентальной Европе это закон называют законом Бойля – Мариотта с учетом вклада в открытие закона французского физика и священника Эдма Мариотта. Закон Авогадро (T=const, P=const)Амедео Авогадро Если температура и давление остаются неизменными, можно записать Это закон Авогадро, указывающий, что при неизменных температуре и давлении равные объемы любых газов содержат одинаковое количество молекул. Это уравнение показывает, что, если количество газа увеличивается, объем газа пропорционально растет. Иными словами, количество атомов или молекул газа не зависит от их размеров или от молярной массы газа. Закон назван в честь итальянского ученого Амедео Авогадро, который опубликовал гипотезу об отношениях объема газа и его количества в молях в 1811 году. Число Авогадро также носит его имя. Закон Гей-Люссака (P=const, n=const)Жак Шарль При постоянном давлении объем фиксированного количества газа в молях пропорционален абсолютной температуре системы с газом. В англоязычной литературе этот закон называется законом объемов и законом Шарля. Закон описывает как расширяется любой газ при увеличении его абсолютной температуры. Закон был сформулирован в неопубликованной работе французским ученым Жаком Шарлем в 80-х гг. XVIII в. Его соотечественник Жозеф Луи Гей-Люссак опубликовал этот закон в 1803 г. и указал, что приоритет открытия принадлежит Жаку Шарлю. Поэтому этот закон в литературе не на английском языке часто называют законом Гей-Люссака. В русскоязычной литературе закон носит имя Гей-Люссака. Итальянцы называют этот закон первым законом Гей-Люссака (ит. prima legge di Gay-Lussac). Закон Шарля (или второй закон Гей-Люссака) (V=const, n=const)Жозеф Луи Гей-Люссак Закон Шарля (называемый также вторым законом Гей-Люссака) гласит, что давление фиксированного количества газа в молях при его неизменном объеме прямо пропорционально абсолютной температуре газа: Закон был сформулирован Гей-Люссаком в 1802 г. В литературе на других языках этот закон также называют законом Амонтона по имени французского ученого Гийома Амонтона, который на сто лет раньше обнаружил количественную зависимость объема газа от его температуры. Иногда закон называют вторым законом Гей-Люссака и законом Шарля, так как сам Гей-Люссак считал, что закон открыт Шарлем. Закон зависимости давления от температуры был также независимо открыт английским физиком Джоном Дальтоном в 1801 г. Итальянцы называют этот закон вторым законом Вольта-Гей-Люссака (ит. seconda legge di Volta – Gay-Lussac), потому что итальянец Алессандро Вольта независимо проводил исследования газов и получил аналогичные результаты. При нагревании воздуха в оболочке воздушного шара его плотность уменьшается и становится меньше плотности окружающего воздуха; в результате шар приобретает положительную плавучесть |
Источник