Xét lượng khí 15g có thể tích 200 lít. Biết khối lượng mol của khí là 29g/mol, động năng trung bình của phân tử khí là 2,43.10-21J. áp suất mà các phân tử khí tác dụng lên thành bình bằng
Quảng cáo
2 câu trả lời 37573
Để tính áp suất của khí trong bình, chúng ta cần sử dụng các công thức trong lý thuyết khí lý tưởng và động năng trung bình của phân tử khí.
1. **Tính số mol khí:**
Số mol khí \( n \) có thể tính bằng công thức:
\[
n = \frac{m}{M}
\]
Trong đó:
- \( m \) là khối lượng khí = 15 g
- \( M \) là khối lượng mol của khí = 29 g/mol
Thay các giá trị vào công thức:
\[
n = \frac{15}{29} \approx 0,517 \text{ mol}
\]
2. **Tính nhiệt độ của khí:**
Động năng trung bình của một phân tử khí được cho bởi:
\[
\text{E}_{\text{kin}} = \frac{3}{2} k_B T
\]
Trong đó:
- \( \text{E}_{\text{kin}} \) là động năng trung bình = \( 2,43 \times 10^{-21} \text{ J} \)
- \( k_B \) là hằng số Boltzmann = \( 1,38 \times 10^{-23} \text{ J/K} \)
- \( T \) là nhiệt độ (K)
Chúng ta cần tìm \( T \). Sử dụng công thức trên, ta có:
\[
2,43 \times 10^{-21} = \frac{3}{2} \times 1,38 \times 10^{-23} \times T
\]
Giải để tìm \( T \):
\[
T = \frac{2,43 \times 10^{-21}}{\frac{3}{2} \times 1,38 \times 10^{-23}} \approx 1.175 \times 10^2 \text{ K} \approx 117,5 \text{ K}
\]
3. **Tính áp suất của khí bằng phương trình khí lý tưởng:**
Sử dụng phương trình khí lý tưởng:
\[
PV = nRT
\]
Trong đó:
- \( P \) là áp suất (Pa)
- \( V \) là thể tích = 200 lít = 0,2 m³
- \( n \) là số mol khí = 0,517 mol
- \( R \) là hằng số khí lý tưởng = 8,314 J/(mol·K)
- \( T \) là nhiệt độ = 117,5 K
Tính \( P \):
\[
P = \frac{nRT}{V}
\]
\[
P = \frac{0,517 \times 8,314 \times 117,5}{0,2}
\]
\[
P \approx 24.200 \text{ Pa} = 24,2 \text{ kPa}
\]
Vậy áp suất mà các phân tử khí tác dụng lên thành bình là khoảng 24,2 kPa.
Để tính áp suất mà các phân tử khí tác dụng lên thành bình, chúng ta có thể sử dụng công thức liên quan giữa áp suất, khối lượng, thể tích và động năng trung bình của phân tử khí.
1. **Tính số mol của khí**:
\[
n = \frac{m}{M} = \frac{15 \, \text{g}}{29 \, \text{g/mol}} \approx 0.517 \, \text{mol}
\]
2. **Tính thể tích theo đơn vị m³**:
Thể tích \( V = 200 \, \text{lít} = 0.2 \, \text{m}^3 \).
3. **Tính áp suất sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng**:
Theo định luật khí lý tưởng:
\[
PV = nRT
\]
trong đó:
- \( P \) là áp suất (Pa),
- \( V \) là thể tích (m³),
- \( n \) là số mol,
- \( R \) là hằng số khí lý tưởng \( R \approx 8.314 \, \text{J/(mol K)} \),
- \( T \) là nhiệt độ (K).
4. **Tìm nhiệt độ T từ động năng trung bình của phân tử khí**:
Động năng trung bình của một phân tử khí được cho bởi công thức:
\[
E_k = \frac{3}{2} k_B T
\]
trong đó \( k_B \) là hằng số Boltzmann, \( k_B \approx 1.38 \times 10^{-23} \, \text{J/K} \).
Từ đó, ta có:
\[
k_B T = \frac{2}{3} E_k = \frac{2}{3} \times 2.43 \times 10^{-21} \, \text{J} \approx 1.62 \times 10^{-21} \, \text{J}
\]
\[
T = \frac{1.62 \times 10^{-21}}{1.38 \times 10^{-23}} \approx 117.4 \, \text{K}
\]
5. **Tính áp suất P**:
Thay các giá trị đã tính vào phương trình khí lý tưởng:
\[
P = \frac{nRT}{V}
\]
\[
P = \frac{0.517 \, \text{mol} \times 8.314 \, \text{J/(mol K)} \times 117.4 \, \text{K}}{0.2 \, \text{m}^3}
\]
Tính toán từng bước:
\[
P \approx \frac{0.517 \times 8.314 \times 117.4}{0.2} \approx \frac{515.67}{0.2} \approx 2578.35 \, \text{Pa}
\]
6. **Kết quả**:
Áp suất mà các phân tử khí tác dụng lên thành bình là khoảng \( 2578.35 \, \text{Pa} \) hay khoảng \( 2.58 \, \text{kPa} \).
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
153203
-
110953
-
106707
-
71461
