Калькулятор ниже предназначен для решения задач на использование уравнения Клапейрона-Менделеева, или уравнение состояния идеального газа. Некоторая теория изложена под калькулятором, ну а чтобы было понятно, о чем идет речь — пара примеров задач:
Примеры задач на уравнение Менделеева-Клапейрона
-
В колбе объемом 2,6 литра находится кислород при давлении 2,3 атмосфер и температуре 26 градусов Цельсия .
Вопрос: сколько молей кислорода содержится в колбе? - Некоторое количество гелия при 78 градусах Цельсия и давлении 45,6 атмосфер занимает объем 16,5 литров.
Вопрос: Каков объем этого газа при нормальных условиях? (Напомню, что нормальными условиями для газов считается давление в 1 атмосферу и температура 0 градусов Цельсия)
В калькулятор вводим начальные условия, выбираем, что считать (число моль, новые объем, температуру или давление), заполняем при необходимости оставшиеся условия, и получаем результат.
Уравнение Клапейрона-Менделеева. Связь между числом молей газа, его температурой, объемом и давлением.
Точность вычисления
Знаков после запятой: 2
Теперь немного формул.
Уравнение Клапейрона-Менделеева
где
P — давление газа (например, в атмосферах)
V — объем газа (в литрах);
T — температура газа (в кельвинах);
R — газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·K).
Если используется СИ, то газовая постоянная равна 8,314 Дж/K·моль
Так как m-масса газа в (кг) и M-молярная масса газа кг/моль, то m/M — число молей газа, и уравнение можно записать также
где n — число молей газа
И как нетрудно заметить, соотношение
есть величина постоянная для одного и того же количества моль газа.
И эту закономерность опытным путем установили еще до вывода уравнения. Это так называемые газовые законы — законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля.
Так, закон Бойля-Мариотта гласит (это два человека):
Для данной массы газа m при неизменной температуре Т произведение давления на объем есть величина постоянная.
Закон Гей-Люссака (а вот это один человек):
Для данной массы m при постоянном давлении P объем газа линейно зависит от температуры
Закон Шарля:
Для данной массы m при постоянном объеме V давление газа линейно зависит от температуры
Посмотрев на уравнение, нетрудно убедиться в справедливости этих законов.
Уравнение Менделеева-Клапейрона, также как и опытные законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля справедливы для широкого интервала давлений, объемов и температур. То есть во многих случаях эти законы удобны для практического применения. Однако не стоит забывать, что когда давления превышают атмосферное в 300-400 раз, или температуры очень высоки, наблюдаются отклонения от этих законов.
Собственно, идеальный газ потому и называют идеальным, что по определению это и есть газ, для которого не существует отклонений от этих законов.
Рассчитать объем воздуха:
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm. Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.
Расчет объема воздуха (газа)
Теория расчета объема газа
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях:
Рассчитать объем воздуха (газа):
Теория:
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле:
V = m · Vm / M = ν · Vm,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
Vm – молярный объем газа, л/моль, Vm = 22,4 л/моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(воздух) = 28,966 г/моль,
Нормальные условия: 0 оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.
Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле:
V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(воздух) = 28,966 г/моль,
R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),
T – термодинамическая температура, К.
P – давление, кПа.
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха:
Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 1 000 грамм · 22,4 л/моль / 28,966 г/моль = 773,32 литра.
Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 1 000 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 28,966 г/моль) = 2 900,399 литров или 2,900399 м3.
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Коэффициент востребованности
2 246
Как вычислить объем газа
Газ, как и вещества, находящиеся в других агрегатных состояниях, имеет ряд параметров, в число которых входит и объем. Объем газа находится на основании других его характеристик, которые приведены в условии задачи. Любой газ, независимо от вида и состава, имеет объем, который и требуется найти во многих задачах.
Инструкция
Газ, независимо от его состава, имеет три основных параметра: массу, объем и плотность. В большинстве задач оперируют так называемым идеальным газом, поэтому опираться в них необходимо лишь на приведенные в условии значения массы, давления, температуры. Например, в условии задачи может быть указан газ азот N2 с температурой в 60 градусов, давлением в 30 кПа и массой в 0,05 г. Зная эти три параметра и состав газа, по уравнению Менделеева-Клапейрона можно найти его объем. Для этого необходимо переделать данное уравнение следующим образом:
pV=mRT/M.
Осуществив дальнейшее преобразование формулы, найдите объем азота:
V =mRT/pM.
При этом молярную массу M можно найти по таблице Д.И. Менделеева. У азота она равна 12 г/моль. Тогда:
V=0,05*12*8,31*333/30*12≈4,61.
Если известны объем при нормальных условиях, а объем при других условиях является искомым, примените законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:
pV/T=pнVн/Tн.
В таком случае преобразуйте формулу следующим образом:
pV*Tн=pнVн*T.
Отсюда объем V равен:
V=pнVн*T/p*Tн.
Индекс н означает величину того или иного параметра при нормальных условиях.
Если рассматривать объем газа с точки зрения термодинамики, можно заметить, что на газы могут действовать силы, за счет которых меняется объем. При этом давление газа постоянно, что характерно для изобарных процессов. В ходе таких процессов объем изменяется с одной величины на другую. Их можно обозначить как V1 и V2. В условиях ряда задач описывается некоторый газ, находящийся под поршнем в сосуде. При расширении этого газа поршень передвигается на некоторое расстояние dl, в результате чего осуществляется работа:
A=pdV=p(V2 -V1).
Эта формула связывает изменение объема газа и работу. Как известно, если дан конечный объем V2, то можно найти начальный объем V1:
V1=pV2-A/p.
Наконец, наиболее просто найти объем газа, исходя из двух других физических параметров – массы и плотности. Если в условиях задан газ с некоторой плотностью и массой, то его объем следует вычислять по формуле:
V=m/ρ.
У каждого газа имеется определенная плотность, как и у любого твердого или жидкого вещества. Поэтому, находя объем газа, в первую очередь необходимо учитывать именно этот параметр.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Anastasia Oshepkova
19 октября 2018 · 4,9 K
ОтветитьУточнить
Ирина С.6,1 K
Книги, звери и еда – это хобби навсегда. · 17 нояб 2018
Закон Менделеева-Клапейрона p*V=n*R*T, где p=4 атм=4*1.013*10^5 Па=4.052*10^5 Па-давление, V-объем газа, n-количество вещества, R= 8,3 Дж/(моль*К) -газовая постоянная, T=27°С=300°K-температура. Молекулярный вес водорода равен 2, следовательно, масса одного моля μ=2 г, поэтому n=m/μ=2000/2=1000 моль. Теперь можно найти объем:
V=n*R*T/p=1000*8.3*300/(4.052*10^5)=6.15 м^3.
3,9 K
Комментировать ответ…Комментировать…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
Ученик (54)
не играет роли чем вода нагревается!
Формула кол-ва теплоты
Q=cm(t2-t1)= с*рV*(t2-t1)
с — удельная теплоемкость… для воды 4200
масса вещества m = рV (плотность на объем) плотность для воды 1000
t2-t1 — измененние температуры
Источник: собственная голова
0
кроссовки ( босоножки появились раньше)
куртка
бой
компьютер
магнитофон( фотоаппарат был изобретён в 19 веке)
0
кроссовки ,куртка,бой,компьютер,магнитофон.
0
