Какая должна быть температура охлаждения закрытого сосуда объемом 2 л, чтобы вызвать конденсацию водяного пара массой

  • 40
Какая должна быть температура охлаждения закрытого сосуда объемом 2 л, чтобы вызвать конденсацию водяного пара массой 12 г? Решение:
Morskoy_Korabl
18
Чтобы определить необходимую температуру охлаждения закрытого сосуда, чтобы вызвать конденсацию водяного пара, мы можем использовать формулу Клапейрона-Клаузиуса, которая связывает давление, объем, температуру и количество вещества газа. Формула записывается следующим образом:

PVT=nR

Где:
- P - давление газа,
- V - объем газа,
- T - температура газа в абсолютной шкале (Кельвин),
- n - количество вещества газа,
- R - универсальная газовая постоянная.

В нашем случае, у нас есть сосуд объемом 2 л, наполненный водяным паром массой 12 г. Чтобы использовать формулу Клапейрона-Клаузиуса, нам необходимо выразить количество вещества газа через его молекулярную массу, которая равна 18 г/моль для водяного пара.

Масса вещества можно выразить через количество вещества и молекулярную массу:

m=nM

Где:
- m - масса вещества,
- M - молекулярная масса вещества.

Теперь мы можем выразить количество вещества:

n=mM

Подставляя значение массы водяного пара m=12 г и его молекулярную массу M=18 г/моль, получаем:

n=1218

Расчитаем количество вещества:

n=23 моль

Теперь, воспользовавшись изначальной формулой Клапейрона-Клаузиуса, мы можем решить уравнение относительно температуры T:

PVT=nR

Так как у нас закрытый сосуд, давление газа остается постоянным. Допустим, давление равно 1 атмосфере. Универсальная газовая постоянная R равна 0.0821 атм·л/моль·К.

Подставляя значения в уравнение, получаем:

12T=230.0821

Упрощая уравнение, получаем:

2T=230.0821

2T=0.0547

Для определения значения температуры T нужно выразить ее из уравнения:

T=20.0547

T36.5 К

Таким образом, температура охлаждения закрытого сосуда объемом 2 л должна быть около 36.5 градусов Кельвина, чтобы вызвать конденсацию водяного пара массой 12 г.