В сосуде находится 2 г водорода и 12 г азота при температуре 17 градусов Цельсия и давлении 0,18 МПа. Найти концентрацию молекул водорода в смеси

Переведем все величины из дано в систему СИ:

m1=2 г. = 0,002 кг.

m2=12 г. = 0,012 кг.

t=17°С = 290 К = Т.

p=0,18 Мпа = 0,18*10^6 Па.

Уравнение Менделеева-Клапейрона

pV = (m/M) * R*T, где p - давление газа, V - объем газа, m - масса газа, M - молярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная 8,31 Дж / (моль*К), T - температура газа.

В нашем случае:

p=p1+p2 (давление равно сумме давлений создаваемых разными газами)

p1 = (m1*R*T/M1*V)

p2 = (m2*R*T/M2*V)

p=p1+p2 = (m1*R*T/M1*V) + (m2*R*T/M2*V) = (m1/M1+m2/M2) * R*T/V

M1=2*0,001=0,002 кг/моль.

M2=2*0,014=0,028 кг/моль.

Выразим из этого выражения объем, и подсчитаем:

V = (m1/M1+m2/M2) * R*T/p = (0,002/0,002+0,012*0,028) * 8,31*290/0,18*10^6 = 0,0191 м³.

Концентрация молекул n - число молекул в единице объема.

n=N/V

Найдем число молекул водорода в объеме.

ν=m/M=N/Nа, где m - масса вещества, M - молярная масса вещества, N - число частиц, Nа - постоянная Авогадро Nа=6,023*10^23 1/моль.

Выразим из этого выражения N:

N=m*Nа/M, подставим в выражение для концентрации:

n=N/V=m*Nа / (M*V)

Рассчитаем концентрацию водорода:

n=m*Nа / (M*V) = 0,002*6,023*10^23 / (0,002*0,0191) = 3,15*10^25 1/м³.

Ответ: концентрация молекул водорода 3,15*10^25 1/м³.