Уравнение Менделеева-Клапейрона

В герметичном сосуде находиться воздух объемом 12,3 л . Этот сосуд подключен к водному манометру при температуре 23°C ( она не изменялась в ходе эксперимента) и показывает значение атмосферного давления ( т. е 760 мм. рт. ст ) . После чего в шприц набрали эфир ( C4 H10 O) объемом 0,5 см³ и плотностью 0,71 г/ см³. Потом его впрыскнули в герметичный сосуд и плотно закрыли крышку .После испарения эфира, наблюдается избыточное давление, столбик мономера изменяется, при этом увеличиваясь на 11 см с одной стороны . Необходимо найти экспер-ную молярную массу эфира C4H10O и сравнить ее с теоретическим значением молярной массы.

1850 Дж / (кг*К)

Объяснение:

1)

Для гелия:

ν₁ = m₁ / M₁

Отсюда

m₁ = ν₁*M₁ = 2*4*10⁻³ = 8*10⁻³ кг

Для кислорода:

ν₂ = m₂ / M₂

Отсюда

m₂ = ν₂*M₂ = 3*16*10⁻³ = 48*10⁻³ кг

Суммарная масса смеси:

m = m₁ + m₂ = (8+48)*10⁻³ = 56*10⁻³ кг

2)

Находим массовые доли газов:

ω₁ = m₁ / m = 8*10⁻³ / 56*10⁻³ ≈ 0,14

ω₂ = m₂ / m = 48*10⁻³ / 56*10⁻³ ≈ 0,86

3)

Удельная теплоемкость гелия (число степеней свободы двухатомного газа i = 3)

cp₁ = ((i+2)/2)*R/M = ((3+2)/2)*8,31 / 4*10⁻³ ≈  5 200 Дж / (кг*К)

Для кислорода:

cp₂ = ((i+2)/2)*R/M = ((3+2)/2)*8,31 / 16*10⁻³ ≈  1 300 Дж / (кг*К)

4)

Для смеси:

cp = cp₁*ω₁   + cp₂*ω₂ = 5200*0,14 + 1300*0,86 ≈ 1 850 Дж/(кг*К)

Объяснение:

Дано:

ν = 1 моль

i = 3 - (число степеней свободы одноатомного газа)

<Vкв₁> = 350 м/с

<Vкв₂> = 380 м/с

p - const

A = 292 Дж

M - ?

1)

Учтем, что среднеквадратичная скорость:

<Vкв> = √ (3·R·T/M)

Возведем в квадрат:

<Vкв>² = 3·R·T/M

Тогда температура:

T₁ = <Vкв₁>² ·M / (3·R)

T₂ = <Vкв₂>² ·M / (3·R)

Разность температур:

ΔT = T₂ - T₁ = (<Vкв₂>² - <Vкв₁>²) ·M / (3·R)

Чтобы не загромождать решение, вычислим:

ΔT = (380² - 350²) ·M / (3·8,31) ≈ 878·M  (К)         (1)

2)

Работа при изобарном процессе:

A = ν·R·ΔT

или, с учетом результата (1)

A = 878·ν·R·M

Молярная масса:

M = A / (878·ν·R) = 292 / (878·1·8,31) ≈ 40·10⁻³ кг/моль  (похоже на Ar (аргон))