Дано:
Объем реактора: V = 140 л
Масса водорода: m(H2) = 4 кг = 4000 г
Масса азота: m(N2) = 3,5 кг = 3500 г
Температура: T = 0°C = 273 K
Универсальная газовая постоянная: R = 0,0821 л·атм/(моль·K)
Найти:
1. Парциальное давление азота (P(N2))
2. Общее давление смеси газов
Решение:
1. Найдем количество молей каждого газа, используя молярные массы:
Молярная масса водорода (H2) = 2 г/моль
Молярная масса азота (N2) = 28 г/моль
n(H2) = m(H2) / Молярная масса(H2) = 4000 г / 2 г/моль = 2000 моль
n(N2) = m(N2) / Молярная масса(N2) = 3500 г / 28 г/моль ≈ 125 моль
2. Рассчитаем парциальное давление азота по закону Дальтона:
P(N2) = n(N2) * R * T / V
P(N2) = 125 моль * 0,0821 л·атм/(моль·K) * 273 K / 140 л ≈ 26,75 атм
3. Рассчитаем общее давление смеси газов по закону Дальтона:
P(общее) = P(H2) + P(N2)
Для водорода (H2):
P(H2) = n(H2) * R * T / V
P(H2) = 2000 моль * 0,0821 л·атм/(моль·K) * 273 K / 140 л ≈ 40,03 атм
Общее давление:
P(общее) = 40,03 атм + 26,75 атм ≈ 66,78 атм
Ответ:
1. Парциальное давление азота (P(N2)) примерно равно 26,75 атм.
2. Общее давление смеси газов составляет примерно 66,78 атм.