Вопрос школьника
Смешиваются азот и водород так, что число молекул каждого газа одинаково. Каково отношение масс газов? Каково отношение средних кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу? Каково отношение средних квадратичных скоростей? Каково отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда?
Ответ от учителя
Отношение масс газов в смеси азота и водорода будет равно отношению молекулярных масс этих газов. Молекулярная масса азота равна 28 г/моль, а молекулярная масса водорода равна 2 г/моль. Следовательно, отношение масс азота к массе водорода будет равно 28/2 = 14.
Отношение средних кинетических энергий молекул азота и водорода будет равно отношению их температур в кельвинах. При условии, что газы находятся в термодинамическом равновесии, их температуры будут одинаковыми. Следовательно, отношение средних кинетических энергий молекул азота и водорода будет равно 1.
Отношение средних квадратичных скоростей молекул азота и водорода будет равно квадратному корню из отношения молекулярных масс этих газов. Следовательно, отношение средних квадратичных скоростей молекул азота и водорода будет равно √(28/2) = √14.
Отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда будет зависеть от их концентраций в смеси и от общего давления в сосуде. Если общее давление в сосуде равно P, а концентрации азота и водорода равны соответственно n1 и n2, то парциальные давления газов будут равны P1 = n1RT/V и P2 = n2RT/V, где R — универсальная газовая постоянная, T — температура газов в кельвинах, а V — объем сосуда. Отношение парциальных давлений газов будет равно P1/P2 = (n1/n2)(T/T) = n1/n2. Если число молекул каждого газа одинаково, то их концентрации будут равны, следовательно, отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда будет равно 1.
