Idealno gasno stanje-čisti gasovi

Transcript

1 Idealno gasno stanje-čisti gasovi Parametri P, V, T i n nisu nezavisni. Odnos između njih eksperimentalno je utvrđeni izražava se kroz gasne zakone. Gasni zakoni: 1. ojl-maritov: PVconst. pri konstantnim T i n 2. Gej-Lisakov: V T pri konstantnim P i n 3. Šarlov:P T pri konstantnim V i n 4. Avogadrov: V n pri konstantnim P i T Jednačina idealnog gasnog stanja: PV nrt R je molarna gasna konstanta

2 Idealno gasno stanje-smeše gasova Ako gasni zakoni i jednačina idealnog gasnog stanja važi za čiste gasove, važiće i za smešu gasova. Gasni zakoni za smešu gasova: 1. Daltonov: PP 1 + P 2 + P P i pri konstantnoj T P i n i RT/Vx i P 2. Amagaov: VV 1 +V 2 +V V i pri konstantnim P i T V i n i RT/Px i V Srednja molarna masa: n m i n n M x M x M... n n i n M + n M n +... n M x n M n

3 Jedinice pritiska Ime paskal bar atmosfera Torr mm živinog stuba funta po kvadratnom inču Simbol 1 Pa 1 bar 1 atm 1 Torr 1 mmhg 1 psi Vrednost 1 N m -2, 1 kg m -1 s Pa Pa 133,32 Pa 133,322 Pa 6, kpa

4 Vežba a. Pretvoriti 723 torr u kilopaskale (kpa). Rešenje: (723 torr) x (101,325 kpa/760 torr) 96,4 kpa 1.b. Atmosferski pritisak na Marsu iznosi 0,61 kpa. Koliko iznosi ovaj pritisak u torima? Rešenje: 610:133,3224,58 Torr

5 Vežba 1.2 Koliko atoma Xe ima u uzorku koji sadrži 1,8 mol Xe? Rešenje: (1,8 mol) x (6.022 x mol -1 ) 1,08 x 10 24

6 Vežba 1.3 (a) Koju količinu H 2 O ima 100 g vode? (b) Koliko molekula H 2 O ima u 100 g vode? (a) 100 g x (1 mol/18,015 g) 5.55 mol (b) 100 g x (1 mol/18,015 g) x ( x mol -1 ) 3,34 x molekula

7 Vežba 1.4. Propan se koristi kao gas u spreju za osvežavanje vazduha. Koja je zapremina propana ako se 1 dm 3 sa pritiska od 1 atm komprimuje do 2,5 atm. Rezultat izraziti u jedinici SI sistema. Rešenje: PV Pa PV 2 2 V P2 2, Pa PV m m 3

8 Vežba 1.5. U industrijskom procesu azot se zagreva do 500 K u sudu konstantne zapremine. Ako je na 300K pritisak gasa 100 atm, koliki pritisak će gas pokazivati na 500 K? Početno Krajnje Isto Isto Isto Isto P P P T T T T P 500K P2 100atm 300K 166,67atm Primedba:Eksperiment pokazuje da je stvarni pritisak 183 atm pod ovim uslovima, tako da pretpostavka idealnog gasnog stanja dovodi do greške od 10%

9 Vežba 1.6. Uzorak kiseonika zapremine 0,432 L je skupljen pri pritisku od 745 mmhg i na 24 0 C. Gas će na 0 0 C i istom pritisku zauzimati zapreminu (m 3 ) od: a) 0,421 b) 0,397 c) 0,407 d) 0, e) 0, f) ne znam

10 Vežba 1.7. Koja je krajnja zapremina gasa u SI koji se greje od 25 o C do 1000 o C čiji pritisak raste od 10,0 kpa do 150,0 kpa, ako je početna zapremina 15 ml? Rešenje: Rešenje: V 2 (p 1 V 1 /T 1 )(T 2 /p 2 ) V 2 (10,0 kpa x 15 ml/ 298 K)(1273 K / 150,0 kpa) 4,27 ml4, m 3

11 Vežba 1.8. Sud zapremine 12 L ispunjen je gasom pod pritiskom od 0,4 MPa. U drugom sudu zapremine 3 L je vakuum. Koliki će biti pritisak gasa ako se sudovi spoje tankom cevčicom, kada je temperatura konstantna. 12L 0,4MPa V1 P1 nrt ( V1 + V2 ) P nrt P 0, 32MPa 15L

12 Vežba 1.9. Izračunati pritisak 1,22 g ugljendioksida zatvorenog u balon zapremine od 500 ml na 37 o C. Rešenje: p nrt/v (m/m)rt/v p (1,22 g/44,01 g mol -1 ) x (8,3145 kpa L K -1 mol -1 ) x(310 K/0,500 L) 142,92 kpa

13 Vežba 1.10 Izračunati molsku frakciju N 2, O 2, i Ar u suvom vazduhu na nivou mora ako se 100 g vazduha sastoji od 75,5 g N 2, 23,2 g O 2 i 1,3 g Ar. Rešenje: 75,5 (g N 2 ) /28(g/mol) 2,70 mol N 2 ; 1,3(gAr)/40(g/mol)0,0325mol Ar 23,2 (g O 2 /32g/mol) 0,725 mol O 2 ; Ukupno 3,46 mol gas xn 2 0,781; xo 2 0,210; xar 0,009

14 Domaći! 1. Izračunati srednju molarnu masu vazduha.

15 Srednja molarna masa x N2 0,78 M N2 28g/mol x O2 0,21 M O2 32g/mol x Ar 0,01 M ar 40g/mol vazduha Izračunati srednju molarnu masu vazduha. M 0, , , ,9g / mol

16 Vežba 1.11 Vazduh približno sadrži 80% azota i 20% kiseonika (molarnih). Ako se 6 g vodonika doda u balon zapremine 22,4 L na 0oC i prvobitno napunjenog vazduhom pri pritisku od 1 atm, kolika će biti srednja molarna masa smeše vazduha i vodonika.

17 Rešenje Zapremina od 22,4 L pri STP sadrži 1 mol. 0, , M 8,7g / mol 1+ 3

18 Vežba 1.12 Izračunati parcijalne pritiske u smeši gasa (u kpa) koja se sastoji od 2,50 g kiseonika i 6,43 g ugljendioksida pri ukupnom pritisku od 88 kpa. Rešenje: 2,50 g/32 g/mol 0,0781 mol O 2 ; 6,43 g/44 g/mol 0,146 mol CO 2 ; Ukupno mol gasa x O2 0,348; x CO2 0,651 p O2 x O2 p 30,7 kpa; p CO2 x CO2 p 57,3 kpa

19 Vežba 1.13 Dva odvojena balona sadrže gasove A i. Gustina gasa A je dva puta veća od gustine gasa, a molarna masa gasa A je jednaka polovini molarne mase gasa. Ako su gasovi na istoj temperaturi i u idealnom gasnom stanju, odnos pritisaka gasova A i je: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 f) 8

20 Rešenje P RT ρ M P P A ρ AM ρ M A 2ρ M M ρ 2 4

21 Vežba 14 Na datim dijagramima nacrtati izoterme koje prolaze kroz tačke 1, 2 i 3: P P V T V T

22 Vežba 15 Proces prikazan na dijagramu a) prikazati na dijagramu b): P 2 P 1 3 V T

23 Pitanja Koji zakoni važe za idealno gasno stanje? Nula idealno gasne skale temperatura iznosi u celzijusovim stepenima: Pri kojim uslovima se gas približava idealnom gasnom stanju? Vrednost molarne gasne konstante R u SI sistemu jedinica iznosi: Šta je Avogardova konstanta i koliko iznosi? Šta je parcijalni pritisak gasa i u kakvom odnosu je sa ukupnim pritiskom gasne smeše?

24 Vežba 16 Vodonik će disosovati u atome na dovoljno visokoj temperaturi. Kolika će biti gustina vodonika na 2000 o C ako 33% disosuje u atome a pritisak je 1 bar? a) 1 g/cm 3 b) 7, g/l c) 1,33g/mL d) 7,94 kg/m 3 e) kg/m 3 f) ne znam

25 Rešenje 0,67 0,66 3 M ,5 10 kg / 1,33 1,33 mol ρ PM RT ,5 8, , kg / m 3

26 Vežba 17 Sud je podeljen u dva dela. Deo A sadrži gas A na 400K i 5 atm. Deo sadrži gas na 400 K i 8 atm. Pregrada između delova je uklonjena. Molska frakcija gasa A u smeši je x A Krajnja zapremina je 29 l. Odrediti početnu zapreminu delova A i.

27 Rešenje: l 0l 9, 20,0 ) ( , , A A A A A A A A A A V V V atm V atm P V P V n n x x RT n P V RT n P V