Какие парциальные давления отдельных газов можно определить, при условии, что газовая смесь состоит из кислорода

Павел

66

Для решения этой задачи нам необходимо знать, что парциальное давление отдельного газа в газовой смеси зависит от его молярной доли (отношения количества молей данного газа к общему количеству молей всех газов в смеси) и от общего давления смеси.

Пусть общее давление газовой смеси равно P, а молярная доля азота (N₂) в смеси составляет 80%. Тогда молярная доля кислорода (O₂) будет равна 20%, так как сумма молярных долей равна 100%.

Первым шагом рассчитаем мольную долю азота и кислорода по их массам. Для этого применим молярные массы газов: молярная масса азота (N₂) равна 28 г/моль, а молярная масса кислорода (O₂) равна 32 г/моль.

Масса смеси составляет 100%, а масса азота составляет 80% от этой массы. Пусть общая масса смеси равна M граммов. Тогда масса азота будет равна 0.8M граммов, а масса кислорода будет равна 0.2M граммов.

Теперь рассчитаем количество молей каждого газа, поделив их массу на их молярные массы.

Количество молей азота равно:
\[ n_{N_2} = \frac{{\text{масса азота}}}{{\text{молярная масса азота}}} = \frac{{0.8M}}{{28 \, \text{г/моль}}} \]

Количество молей кислорода равно:
\[ n_{O_2} = \frac{{\text{масса кислорода}}}{{\text{молярная масса кислорода}}} = \frac{{0.2M}}{{32 \, \text{г/моль}}} \]

Теперь можем рассчитать парциальные давления газов. Парциальное давление каждого газа равно произведению его количества молей на универсальную газовую постоянную (R = 8.314 J/(K·моль)) и на температуру (T) в кельвинах, деленное на общий объем газовой смеси (V).

Пусть T и V будут постоянными и не участвуют в изменении парциальных давлений.

Тогда парциальное давление азота равно:
\[ P_{N_2} = n_{N_2} \cdot R \cdot T / V \]

Парциальное давление кислорода равно:
\[ P_{O_2} = n_{O_2} \cdot R \cdot T / V \]

Таким образом, парциальные давления азота и кислорода в газовой смеси могут быть определены в соответствии с формулами выше.