Консультация № 181543
22.12.2010, 10:49
0.00 руб.
0 6 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу Вас ответить на следующий вопрос:

Смесь водорода и азота общей массой m = 290 г, при температуре Т = 600 К и давлением Р = 2,46 МПа занимает объем V = 30 л. Определить массу водорода и массу азота.

Обсуждение

Неизвестный
22.12.2010, 17:20
общий
22.12.2010, 22:51
это ответ
Здравствуйте, Олег Дмитриевич!

Дано:
m=290г=0,29кг
T=600К
p=2,46МПа=2,46*106Па
V=30л=3*10-2м3
[$956$]1=2*10-3кг/моль -(молярная масса водорода)
[$956$]2=28*10-3кг/моль -(молярная масса азота)
--------------------------------------

Для смеси газов справедлив закон Дальтона:

(1) p=p1+p2

(где p1 и p2- порциальные давления водорода и азота соответственно)

из закона Менделеева-Клайперона можно вычислить давление:

(2) p*V=(m/[$956$])*R*T

Из (1) и (2), учитывая, что оба газа занимают объем V, получаем:

(3) p*V= (m1/[$956$]1)*R*T + (m2/[$956$]2)*R*T

p*V= ((m1/[$956$]1) + (m2/[$956$]2))*R*T

Так как весь газ весит m, то m1=m-m2, подставим это в (3):

P*V/(R*T)= ([$956$]2*m - [$956$]2*m2 + [$956$]1*m2)/([$956$]1*[$956$]2)

m2=((p*V*[$956$]1*[$956$]2)/(R*T)-[$956$]2*m)/([$956$]1-[$956$]2)

m2=((2,46*106Па*3*10-2м3*2*10-3кг/моль *28*10-3кг/моль)/(8,31Дж/(моль*К)*600К) -28*10-3кг/моль *0,29 кг)/(2*10-3кг/моль - 28*10-3кг/моль)= 0,280 кг=280г

m1=m-m2=0,29кг-0,28кг=0,01кг=10г

Ответ: масса водорода m1=10г, масса азота m2=280г.

В данном случае наблюдается достаточно грубая неточность, возникающая в следствие казалось бы оправданного округления.
Значение массы азота действительно имеет смысл округлить до 280 г, но мы не имеем права рассчитывать массу водорода по формуле m1=m-m2 так как в результате количество вещества, соответствующее найденной массе будет иметь значительную погрешность. Здесь необходимо использовать зависимость масс через количества веществ:
p*V= ((m1/[$956$]1) + (m2/[$956$]2))*R*T
p*V/(R*T)= (m1/[$956$]1) + (m2/[$956$]2)
p*V/(R*T) - (m2/[$956$]2)= m1/[$956$]1
m1=[$956$]1*(p*V/(R*T) - (m2/[$956$]2))
Что при подстановке m2=280г даёт m19,59 г[$8776$]9,6 г
Расчёт без округления промежуточного результата даёт m19,56 г
5
Спасибо!!!
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
22.12.2010, 21:43
общий
Здравствуйте, Максим!

Проверьте, пожалуйста, свои преобразования и найдите ошибку!

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
22.12.2010, 22:26
общий
Адресаты:
А по-моему, ошибки тут никакой нет. Разве что округление чуть-чуть грубоватое получилось из-за малой молярной массы водорода - округление его массы до целых граммов даёт существенную погрешность.
Если не округлять лишний раз, получается 280,443 г азота и 9,557 г водорода - с условием сходится идеально.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
23.12.2010, 00:39
общий
Адресаты:
Здравствуйте, Роман!

И хорошо, что ошибка только в округлении. Я, было, бегло просмотрел выкладки Максима и подумал, что в преобразованиях он допустил ошибку. Но сам я выкладки не проверял...

Поспешил среагировать на пометку для модераторов, сделанную автором вопроса. Кстати, в ней он писал о том, что полученное решение не совпадает с ответом к задаче...

С учётом условия всё-таки надо записать 280 г и 10 г.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
23.12.2010, 01:36
общий
Адресаты:
Но когда молярные массы отличаются на порядок, лишнюю значимую цифру лучше вывести. Вот такие приколы арифметики, когда получая двумя путями одну и ту же величину, имеем существенно отличающуюся точность и даже серьёзное различие значения. П
А вообще-то в данном случае ошибка невелика - давление и с округлением до 10 г получается 2,49 МПа вместо 2,46. (сначала мне показалось, что расхождение больше)
А вот по поводу 90 г и 200 г (только сейчас нашёл эту пометку в одной из ранее открытых вкладок - ну не бросается она в глаза при таком оформлении) - это уже ошибка в задачнике, такие значения с условием не сочетаются вообще . Кто-то где-то цифры напутал .
И какой только бред порой в задачниках встречается...

С уважением.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
23.12.2010, 09:34
общий
Адресаты:

Здравствуйте, Роман!

Согласен с Вами.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа