Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с статистического метода. Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического. Термодинамика базируется на двух началах — фундаментальных законах, установленных в результате обобщения опытных данных.Переход из одного термодинамического состояния в другое называется термодинамическим процессом. Равновесным состоянием - состоянием термодинамического равновесия - называется такое состояния термодинамической системы, в котором отсутствуют всякие потоки (энергии, вещества, импульса и т. д.), а макроскопические параметры системы являются установившимися и не изменяются во времени. Если какая-либо термодинамическая система находится в термодинамическом равновесии с двумя другими системами, то и эти две системы находятся в термодинамическом равновесии друг с другом.
1) Воспользуемся законом Дальтона (парциальное давление каждого газа в смеси) именно по такой формуле мы найдем давлений каждого газа в смеси:
p = p₁ + p₂ - Закон Дальтона (1)
2) Для нахождения давлений газов в смеси используется по формуле Менделеева-Клайперона, именно по таким формулам мы получим формулы про давлений газов, а потом подставим в формулу (1), и тогда мы получим нахождение количества вещества у азота:
p₁×V = n(H₂)×R×T - Уравнение состояния идеального газа у водорода
p₂×V = n(N₂)×R×T - Уравнение состояния идеального газа у азота
Следовательно:
p₁ = (n(H₂)×R×T)/V - Давление идеального газа у водорода
p₂ = (n(N₂)×R×T)/V - Давление идеального газа у азота
Следовательно:
p = (n(H₂)×R×T)/V + (n(N₂)×R×T)/V | × V
p×V = (n(H₂)×R×T) + (n(N₂)×R×T)
p×V = (n(H₂) + n(N₂))×R×T | : R×T
(p×V)/(R×T) = (n(H₂) + n(N₂))
n(N₂) = (p×V)/(R×T) - n(H₂) - количества вещества у азота
Дано:
V = 20 л = 2×10⁻² м³
n(H₂) = 4 моля
T = 360 К
p = 1,2 МПа = 1,2×10⁶ Па
R = 8,31 Дж/(моль×К)
Найти:
n(N₂) - ?
1) Воспользуемся законом Дальтона (парциальное давление каждого газа в смеси) именно по такой формуле мы найдем давлений каждого газа в смеси:
p = p₁ + p₂ - Закон Дальтона (1)
2) Для нахождения давлений газов в смеси используется по формуле Менделеева-Клайперона, именно по таким формулам мы получим формулы про давлений газов, а потом подставим в формулу (1), и тогда мы получим нахождение количества вещества у азота:
p₁×V = n(H₂)×R×T - Уравнение состояния идеального газа у водорода
p₂×V = n(N₂)×R×T - Уравнение состояния идеального газа у азота
Следовательно:
p₁ = (n(H₂)×R×T)/V - Давление идеального газа у водорода
p₂ = (n(N₂)×R×T)/V - Давление идеального газа у азота
Следовательно:
p = (n(H₂)×R×T)/V + (n(N₂)×R×T)/V | × V
p×V = (n(H₂)×R×T) + (n(N₂)×R×T)
p×V = (n(H₂) + n(N₂))×R×T | : R×T
(p×V)/(R×T) = (n(H₂) + n(N₂))
n(N₂) = (p×V)/(R×T) - n(H₂) - количества вещества у азота
n(N₂) = (1,2×10⁶ Па × 2×10⁻² м³)/(8,31 Дж/(моль×К) × 360 К) - 4 моль = (1,2×10⁶ Н/м² × 2×10⁻² м³)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль = (2,4×10⁴ Н×м)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль = (2,4×10⁴ (кг×м)/с² × м)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль = (2,4×10⁴ (кг×м²)/с²)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль = (2,4×10⁴ Дж)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль = (24000 Дж)/(2991,6 Дж/моль) - 4 моль ≈ 8 моль - 4 моль = 4 моль
ответ: n(N₂) = 4 моля