Kafli 9 - Svör við æfingum

Svör við æfingum

9.1 Gasþrýstingur

Eggin á beittum hníf hefur minna yfirborðsflatarmál en á sljóum hníf. Þar sem þrýstingur er kraftur á flatareiningu mun beittur hnífur beita meiri þrýstingi með sama krafti og skera í gegnum efni á áhrifaríkari hátt.

Þegar þú liggur dreifist þyngd þín yfir stærra yfirborðsflatarmál og þrýstir því minna á ísinn en ef þú stendur uppréttur. Ef þú beitir minni þrýstingi eru minni líkur á að þú brjótir þunnan ís.

0,809 atm; 82,0 kPa

2,2 $\times$ 10² kPa

Jörð: 14,7 lb in^–2; Venus: 1,30 × 10³ lb in⁻²

(a) 101,5 kPa; (b) 51 torr fall

(a) 264 torr; (b) 35.200 Pa; (c) 0,352 bar

(a) 623 mm Hg; (b) 0,820 atm; (c) 83,1 kPa

Með lokuðum þrýstimæli yrði engin breyting, þar sem uppgufaði vökvinn myndi leggja til jafnan, gagnstæðan þrýsting í báðum örmum þrýstimælisrörsins. Hins vegar, með opnum þrýstimæli, fengist hærri þrýstingsmæling á gasinu en búist var við, þar sem Þ_gas = Þ_loft + Þ_{rokgjarn vökvi}.

9.2 Samband þrýstings, rúmmáls, efnismagns og hitastigs: Kjörgaslögmálið

Þegar bólurnar stíga upp minnkar þrýstingurinn, þannig að rúmmál þeirra eykst eins og lögmál Boyles gefur til kynna.

(a) Fjöldi einda í gasinu eykst eftir því sem rúmmálið eykst. (b) hitastig, þrýstingur

Ferillinn væri lengra til hægri og ofar, en með sama grunnform.

Um 12,5 L

3,40 $\times$ 10³ torr

12,1 L

217 L

8,190 $\times$ 10^–2 mól; 5,553 g

(a) 7,24 $\times$ 10^–2 g; (b) 23,1 g; (c) 1,5 $\times$ 10^–4 g

5561 L

46,4 g

Fyrir gas sem sýnir kjörgashegðun:

Four graphs are shown. In a, Volume is on the horizontal axis and Pressure is on the vertical axis. A downward trend with a decreasing rate of change is shown by a curved line. The label n, P cons is shown on the graph. In b, Temperature is on the horizontal axis and Volume is on the vertical axis. An increasing linear trend is shown by a straight line segment. The label n, P cons is shown on the graph. In c, Temperature is on the horizontal axis and Pressure is on the vertical axis. An increasing linear trend is shown by a straight line segment. The label n, P cons is shown on the graph. In d, Volume is on the horizontal axis and 1 divided by Pressure is on the vertical axis. An increasing linear trend is shown by a straight line segment on the graph. The label n, P cons is shown on the graph.

(a) 1,85 L CCl₂F₂; (b) 4,66 L CH₃CH₂F

0,644 atm

Þrýstingurinn minnkar um þáttinn 3.

9.3 Hlutfallaefnafræði loftkenndra efna, blanda og efnahvarfa

4,64 g L⁻¹

38,8 g

72,0 g mól⁻¹

88,1 g mól⁻¹; PF₃

141 atm, 107.000 torr, 14.300 kPa

CH₄: 276 kPa; C₂H₆: 27 kPa; C₃H₈: 3,4 kPa

Já

740 torr

(a) Ákvarðaðu mólfjölda HgO sem brotnar niður; notaðu efnajöfnuna til að ákvarða mólfjölda O₂ sem myndast við niðurbrot þessa magns af HgO; og ákvarðaðu rúmmál O₂ út frá mólfjölda O₂, hitastigi og þrýstingi. (b) 0,308 L

(a) Ákvarðið mólmassa CCl₂F₂. Út frá stilltri jöfnu, reiknið mól H₂ sem þarf fyrir fullkomið efnahvarf. Út frá kjörgasjöfnunni, breytið mólum H₂ í rúmmál. (b) 3,72 $\times$ 10³ L

(a) Stillið jöfnuna. Ákvarðið grömm CO₂ sem myndast og fjölda móla. Út frá kjörgasjöfnunni, ákvarðið rúmmál gassins. (b) 7,43 $\times$ 10⁵ L

42,00 L

(a) 18,0 L; (b) 0,533 atm

10,57 L O₂

5,40 $\times$ 10⁵ L

XeF₄

9.4 Útstreymi og sveim gasa

4,2 klukkustundir

Útstreymi má skilgreina sem ferlið þar sem gas sleppur í gegnum örsmátt gat út í lofttæmi. Lögmál Grahams segir að með efnablöndu tveggja gasa A og B gildi: ${{({\frac{{\text{rate A}}}{{\text{rate B}}}})}={{{({\frac{{\text{mólmassi of B}}}{{\text{mólmassi of A}}}})}}}^{{1\text{/}2}}.}$ Bæði A og B eru í sama íláti við sama hitastig og hafa því sömu hreyfiorku:
${{{\text{KE}}}_{\text{A}}={{\text{KE}}}_{\text{B}}\text{KE}=\, \frac{1}{2}\, m{v}^{2}}$
Þess vegna gildir: ${\frac{1}{2}{m}_{\text{A}}{v}_{\text{A}}^{2}=\frac{1}{2}{m}_{\text{B}}{v}_{\text{B}}^{2}}$
${\frac{{{v}_{\text{A}}^{2}}}{{{v}_{\text{B}}^{2}}}\, =\, \frac{{{m}_{\text{B}}}}{{{m}_{\text{A}}}}}$
${{{{({\frac{{{v}_{\text{A}}^{2}}}{{{v}_{\text{B}}^{2}}}})}}}^{{1\text{/}2}}={{{({\frac{{{m}_{\text{B}}}}{{{m}_{\text{A}}}}})}}}^{{1\text{/}2}}}$
${\frac{{{v}_{\text{A}}}}{{{v}_{\text{B}}}}\, ={{{({\frac{{{m}_{\text{B}}}}{{{m}_{\text{A}}}}})}}}^{{1\text{/}2}}}$

F₂, N₂O, Cl₂, H₂S

1,4; 1,2

51,7 cm

9.5 Hreyfiorkukenningin

Já. Á hverju augnabliki er svið gilda fyrir sameindahraða í gassýni. Hver einasta sameind getur aukið eða minnkað hraðann þegar hún rekst á aðrar sameindir. Meðalhraði allra sameindanna er stöðugur við stöðugt hitastig.

H₂O. Kæling hægir á hraða He-atómanna, sem veldur því að þau hegða sér eins og þau væru þyngri.

(a) Þrýstingur gassins helst óbreyttur. (b) Meðalhreyfiorkan tvöfaldast. (c) Meðalkvaðratrótarhraðinn eykst í ${\sqrt{2}}$ sinnum upphafsgildi sitt; u_rms er í hlutfalli við ${\sqrt{{{{\text{KE}}}_{{\text{avg}}}}}.}$

(a) jafnt; (b) minna en; (c) 29,48 g mól⁻¹; (d) 1,0966 g L⁻¹; (e) 0,129 g/L; (f) 4,01 $\times$ 10⁵ g; hrein lyftigeta = 384 lb; (g) 270 L; (h) 39,1 kJ mín⁻¹

9.6 Frávik frá kjörgaseiginleikum

Gösin C, E og F

Hegðun gassins líkist mest hegðun kjörgass við aðstæður sem lágmarka líkur á marktækri víxlverkun milli gasatóma/sameinda, þ.e. við lágan þrýsting (færri atóm/sameindir á rúmmálseiningu) og hátt hitastig (meiri hreyfiorka atóma/sameinda gerir þau minna næm fyrir aðdráttarkröftum). Aðstæðurnar sem lýst er í (b), hátt hitastig og lágur þrýstingur, eru því líklegastar til að leiða til hegðunar kjörgass.

SF₆

(a) Bein, lárétt lína við 1,0; (b) Þegar raungös eru við lágan þrýsting og hátt hitastig hegða þau sér nægilega líkt kjörgösum til að vera nálguð sem slík; hins vegar sjáum við í sumum tilfellum að við háan þrýsting og hitastig brestur nálgunin við kjörgas og er verulega frábrugðin þrýstingnum sem reiknaður er með kjörgasjöfnunni. (c) Því meiri sem samþjappanleikinn er, því meira máli skiptir rúmmálið. Við lágan þrýsting er leiðréttingarstuðullinn fyrir aðdráttarkrafta milli sameinda marktækari og áhrif rúmmáls gassameindanna á Z myndu vera lítil lækkun á samþjappanleika. Við hærri þrýsting myndu áhrif rúmmáls gassameindanna sjálfra á Z auka samþjappanleika (sjá Mynd 9.35). (d) Aftur, við lágan þrýsting, væru áhrif aðdráttarkrafta milli sameinda á Z mikilvægari en leiðréttingarstuðullinn fyrir rúmmál gassameindanna sjálfra, þó kannski enn lítil. Við hærri þrýsting og lágt hitastig væru áhrif aðdráttarkrafta milli sameinda meiri. Sjá Mynd 9.35. (e) Lágt hitastig