Вопрос школьника
Смешиваются кислород и водород одинаковой массы. Каково отношение числа молекул? Каково отношение кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу? Каково отношение средних квадратичных скоростей? Каково отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда?
Ответ от учителя
Отношение числа молекул кислорода и водорода будет равно 1:1, так как они имеют одинаковую массу и поэтому содержат одинаковое количество молекул в одном объеме газа.
Отношение кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу, также будет равно 1:1, так как кинетическая энергия молекулы зависит только от ее массы и скорости, а в данном случае массы молекул одинаковы.
Отношение средних квадратичных скоростей молекул кислорода и водорода можно вычислить по формуле:
v(кислород)/v(водород) = √(M(водород)/M(кислород))
где M — молярная масса газа. Подставляя значения молярных масс кислорода и водорода, получим:
v(кислород)/v(водород) = √(2/32) ≈ 0,25
То есть средняя квадратичная скорость молекул кислорода в 4 раза больше, чем у молекул водорода.
Отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда можно вычислить по закону Дальтона:
P(общее) = P(кислород) + P(водород)
где P(общее) — общее давление газов в сосуде, P(кислород) и P(водород) — парциальные давления соответствующих газов. Подставляя значения парциальных давлений для кислорода и водорода, получим:
P(общее) = P(кислород) + P(водород) = (1/2)P(общее) + (1/2)P(общее) = P(общее)
То есть парциальные давления кислорода и водорода равны между собой и равны полному давлению газов в сосуде.
