Ştiri:

Vă rugăm să citiţi Regulamentul de utilizare a forumului Scientia în secţiunea intitulată "Regulamentul de utilizare a forumului. CITEŞTE-L!".

Main Menu

legile gazelor-cls IX

Creat de antonia, Martie 13, 2012, 08:56:15 PM

« precedentul - următorul »

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

antonia

intr-un recipient se afla mase egale de hidrogen si aer la 2 atm. si 150 grade C .Care sunt presiunile partiale ale componentelor inainte si dupa ce se da foc amestecului??

florin_try

#1
Presiunea partiala (pi) a componentului "i"  e fractia sa molara (Xi) in amestec inmultita cu presiunea totala (P).

pi=Xi*P

La amestecul intial e simplu de calculat fractia molara tinind cont ca amestecul e 1:1 in raport de masa.

Notind cu m cantitatea de H2 din ameste rezulta ca initial avem tot m grame de O2 in amestec.

E usor de vazut ca numarul de moli functie de m este:
moli H2 = m/2
moli O2 = m/32

Fractia molara a H2 si  O2 este:
X_H2 = (mol H2) / (mol H2 + mol O2)= (1/2)/(1/2+1/32)=0.941176471
iar X_O2 = (mol O2) / (mol H2 + mol O2)= (1/32)/(1/2+1/32)=0.0588235294

Deci presiunea partiala a H2 este
p_H2 = X_H2*P = 0.941176471*2atm = 1.88atm
presiunea partiala a O2 este
p_O2 = X_O2*P = 0.0588235294*2atm = 0.12tm

--------------------


La punctul 2 tii cont de reactia chimica,  si vezi ce iese, vezi cu cite gaze mai ramii si cit va fi presiunea finala, vezi care e compoziita amestecului final , de unde mai departe scoti pressiunile partiale. Apa la 150 C si 2 atm e gaz. 

antonia

mai am o intrebare. la prima cerinta nu se tine cont si de faptul ca aerul contine 80% N2??

florin_try

#3

Ba da! Buna observatiunea ta. Rezolvarea precedenta considera ca amestecul contine doar O2 si H2 - se pare ca dorrmeam un pic la ora aceea si vazusem O2 + H2 in loc de aer + H2. Sorry.

--------------
Iata rezolvarea considerind amestec echimasic de aer + H2:
Consideram ca amestecul initial contine
m g H2 = 0.5m moli H2
m g aer = m/28.8  moli aer (la o compozitie de 20% O2 si 80% N2 masa molar medie a aerului este 28.8)

m/28.8 moli aer vor contie 0.2m/28.8 moli O2 si 0.8m/28.8 moli N2 (data fiind compozitia de moli a aerului)

Fractia molara in amestecul initial este:

X_H2 = (m/2)/(m/2+m/28.8)            =  0.935065
X_O2 = (0.2m/28.8)/(m/2+m/28.8)   =  0.012987
X_N2 = (0.8m/28.8)/(m/2+m/28.8)   = 0.051948

Presiunile partiale sunt usor de scos, inmultesti fractiile molare cu presiunea totala.

-----

Punctul b) al problemei, dupa reactie:


Reamintesc ca inainte de reactie ai:
m/2 moli H2
0.2m/28.8 moli O2
0.8m/28.8 moli N2.
---------
Total moli initial = m/2+m/28.8 = 0.534722222m moli total initial.

Reactia este:

H2 + 1/2O2 ---> H2O(v)

E clar ca H2 e in excess, si O2 se consuma total.

Conform stoichiometriei reactiei, cei 0.2m/28.8 moli O2 necesita 2*(0.2m/28.8) moli H2 si formeaza 2*(0.2m/28.8) moli apa.

Compozitia finala va fi:
moli H2 = initial -consumat = m/2 - 2*(0.2m/28.8)    = 0.486111111m  moli H2
moli N2 = cit ai avut si initial ca e inert = 0.8m/28.8  = 0.027777777m moli N2
moli H2O = cit s-a format din reactie=2*(0.2m/28.8) = 0.013888888m moli H2O
moli O2 = initial - consumat =  0 (nu mai ai O2 final ca s-a consumat total)

Numarul total de moli de amestec final este:
0.486111111m  moli H2+0.027777777m moli N2+0.013888888m moli H2O = 0.527777777m  moli.

Observi ca ai un pic mai putini moli de amestec final ceea ce inseamna ca presiunea finala e un pic mai mica decit cea initiala, chiar daca consideri apa gaz.
Scriind ecuaita de stare a gaselor indeale pentru starea initiala si finala (pV=nRT) si facind raportul, obtii preiunea finala

p_final = n_final/n_initial * p_initial = (0.527777777m)/(0.534722222m)*2  =  1.974 atm,
asta in cazul ca apa e gaz.

Singura nedumerire in acest punct este daca apa la 423K si 1.974atm e gaz sau lichid. Pentru asta trebuie sa te uiti pe o diagrama de faza a apei. Diagramele de faza iti spun in ce faza se afla o substanta (lichida, solida, etc) la orice temperature si presiune. O diagrama de faza a apei o poti gasi la asresa de web: [url=http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html]http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html[/url] (aceatsa adresa e o sursa excelenta de informatie despre apa, btw)
La 2 atm (care e aproape 0.2MPa) si 423K, apa e clar vapori deci o consider ca fiind parte din gazul final.

La compozitia finala de gaze
Compozitia finala va fi:
moli H2  = 0.486111111m  moli H2
moli N2  = 0.027777777m moli N2
moli H2O = 0.013888888m moli H2O

procedezi ca la punctul a) al problemei sa calculezi fractiile molare si presiunea partiala (atentie ca presiunea totala e un pic mai mica dupa ardere).


antonia