Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
321Właściwościgazów
zpowierzchniplanetyopromieniuR.Oblicztęwartośćdla(a)Ziemi,
R=6,37.106m,g=9,81ms-2,(b)Marsa,R=3,38.106m,mMarslmZiemia
=0,108.WjakiejtemperaturzecząsteczkiH2,HeiO2mająśrednie
prędkościrówneichprędkościomucieczki?Jakaczęśćcząsteczekma
wystarczającąprędkość,abyucieczpowierzchniplanetyotemperaturze
(i)240K,(ii)1500K?Tegotypuobliczeniasąbardzoistotneprzy
rozważaniuskładuatmosferplanet.
P1;.8NarysujróżnerozkładyprędkościMaxwella-Boltzmanna
dlapróbkiotemperaturachwzakresie200-2000K,zakładającstałą
masęmolowąsubstancjirówną100gmol-1.
P1;.9WyznacznumerycznieułamekcząsteczekO2wpróbce,któremają
prędkośćwzakresie100-200ms-1wtemperaturach300Ki1000K.
P1;.10MaksimumrozkładuMaxwella-Boltzmannawystępujeprzy
df(v)ldv=0.Wyprowadźprzezróżniczkowaniewyrażenienanajbardziej
prawdopodobnąprędkośćcząsteczekomasiemolowejMwtemperaturzeT.
P1;.11Możnazałożyć,żecząsteczkametanu,CH4,jestsferąopromieniu
0,38nm.Wiluzderzeniachuczestniczyjednacząsteczkametanu
wciągu1s,jeżeli0,10moltegogazuzostałozamkniętewnaczyniu
oobjętości1,0dm3wtemp.250C?
1CGazyrzeczywiste
Zagadnienia
Z1C.1Wyjaśnijzależnośćwspółczynnikaściśliwościodciśnienia
itemperaturyorazopisz,jakieinformacjenatematoddziaływań
międzycząsteczkowychwgazachrzeczywistychdostarczajątezależności.
Z1C.2Jakiejestznaczenieparametrówkrytycznych?
Z1C.3OpiszpostaćrównaniavanderWaalsaizaproponujuzasadnienie
dlajednegozrównaństanuztab.1C.4.
Z1C.4Wytłumacz,jakrównanievanderWaalsauwzględniazachowanie
gazówwwarunkachkrytycznych.
Ćwiczenia
C1C.1(a)Obliczciśnieniewywieraneprzez1,0molC2H6zachowującego
sięjakgazvanderWaalsawnastępującychwarunkach:(i)273,15K
i22,414dm3,(ii)1000Ki100cm3.Użyjdanychztab.1C.3
wUzupełnieniach.
C1C.1(b)Obliczciśnieniewywieraneprzez1,0molH2Szachowującego
sięjakgazvanderWaalsawnastępującychwarunkach:(i)273,15K
i22,414dm3,(ii)500Ki150cm3.Użyjdanychztab.1C.3
wUzupełnieniach.
C1C.2(a)WyraźwartościparametrówrównaniavanderWaalsa:
a=0,751atmdm6mol-2ib=0,0226dm3mol-1wpodstawowych
jednostkachukładuSI(kg,m,s,mol).
C1C.2(b)WyraźwartościparametrówrównaniavanderWaalsa:
a=1,32atmdm6mol-2ib=0,0436dm3mol-1wpodstawowych
jednostkachukładuSI(kg,m,s,mol).
C1C.3(a)Gazwtemperaturze250Kipodciśnieniem15atmma
objętośćmolowąo12%mniejsząniżobliczonazrównaniastanugazu
doskonałego.Oblicz(i)współczynnikściśliwościwtychwarunkach
oraz(ii)objętośćmolowągazu.Jakiegotypuoddziaływania
(odpychająceczyprzyciągające)przeważająwpróbce?
C1C.3(b)Gazwtemperaturze350Kipodciśnieniem12atmma
objętośćmolowąo12%większąniżobliczonazrównaniastanugazu
doskonałego.Oblicz(i)współczynnikściśliwościwtychwarunkach
oraz(ii)objętośćmolowągazu.Jakiegotypuoddziaływania
(odpychająceczyprzyciągające)przeważająwpróbce?
C1C.4(a)Wpewnymprocesieprzemysłowymazotjestogrzewanydo
temp.500Kwstałejobjętościwynoszącej1,000m3.Masagazuwynosi
92,4kg.NapodstawierównaniavanderWaalsawyznaczprzybliżone
ciśnieniegazuwtemperaturzeroboczej500K.Przyjmij,żedlaazotu
a=1,352dm6atmmol-2,b=0,0387dm3mol-1.
C1C.4(b)Butlezesprężonymgazemnapełniasiętypowodociśnienia
200bar.Jakabędzieobjętośćmolowatlenupodtymciśnieniemwtemp.
250C,obliczonanapodstawie(i)równaniastanugazudoskonałego,
(ii)równaniavanderWaalsa?Dlatlenua=1,364dm6atmmol-2,
b=3,19.10-2dm3mol-1.
C1C.5(a)Przyjmij,że10,0molC
2H
6(g)jestzamkniętewnaczyniu
oobjętości4,860dm3wtemp.270C.Obliczciśnieniewywieraneprzez
etan,używając(i)równaniastanugazudoskonałego,(ii)równania
vanderWaalsa.Wyznaczwspółczynnikściśliwościnapodstawietych
obliczeń.Dlaetanua=5,507dm6atmmol-2,b=0,0651dm3mol-1.
C1C.5(b)Współczynnikściśliwościgazuwynosi0,86wtemp.300K
ipodciśnieniem20atm.Oblicz(i)objętośćzajmowanąprzez8,2mmol
tegogazuwpodanychwarunkachi(ii)przybliżonąwartośćdrugiego
współczynnikawirialnegoBwtemp.300K.
C1C.6(a)Parametrykrytycznemetanuwynoszą:pc=45,6atm,
V
c=98,7cm3mol-1iT
c=190,6K.Obliczwspółczynnikiwrównaniu
vanderWaalsadlategogazuioszacujpromieńcząsteczki.
C1C.6(b)Parametrykrytyczneetanuwynoszą:pc=48,2atm,
Vc=148cm3mol-1iTc=305,4K.Obliczwspółczynnikiwrównaniu
vanderWaalsadlategogazuioszacujpromieńcząsteczki.
C1C.7(a)UżyjwspółczynnikówvanderWaalsadlachloru
(tab.1C.3wUzupełnieniach)doobliczeniaprzybliżonychwartości
(i)temperaturyBoyle’adlachlorunapodstawierównaniaTB=al(Rb)
oraz(ii)promieniacząsteczkiCl2traktowanejjakkula.
C1C.7(b)UżyjwspółczynnikówvanderWaalsdlasiarkowodoru
(tab.1C.3wUzupełnieniach)doobliczeniaprzybliżonychwartości
(i)temperaturyBoyle’adlategogazunapodstawierównaniaTB=al(Rb)
oraz(ii)promieniacząsteczkiH
2Straktowanejjakkula.
C1C.8(a)Wyznaczwartościciśnieniaitemperatury,przyktórych1,0mol
(i)NH
3,(ii)Xe,(iii)Hebędąwstanieodpowiadającymstanowi1,0molaH
2
podciśnieniem1,0atmwtemp.250C.
C1C.8(b)Wyznaczwartościciśnieniaitemperatury,przyktórych1,0mol
(i)H
2O,(ii)CO
2,(iii)Arbędąwstanieodpowiadającymstanowi
1,0molaN
2podciśnieniem1,0atmwtemp.250C.
C1C.9(a)PewiengazspełniarównanievanderWaalsadla
a=0,50m6Pamol-2.Jegoobjętośćmolowawynosi5,00∙10-4m3mol-1
wtemp.273Kipodciśnieniem3,0MPa.Napodstawietychinformacji
obliczwartośćwspółczynnikab.Ilewynosiwartośćwspółczynnika
ściśliwościtegogazuwpodanychwarunkachtemperaturyiciśnienia?
C1C.9(b)PewiengazspełniarównanievanderWaalsadla
a=0,76m6Pamol-2.Jegoobjętośćmolowawynosi4,00∙10-4m3mol-1
wtemp.288Kipodciśnieniem4,0MPa.Napodstawietychinformacji
obliczwartośćwspółczynnikab.Ilewynosiwartośćwspółczynnika
ściśliwościtegogazuwpodanychwarunkachtemperaturyiciśnienia?
