Контрольные задания > 9. Тип 9 № 11934 Сосуд разделен на две равные по объему части пористой неподвижной перегородкой. В начальный момент времени в левой части сосуда содержится 4 моль гелия, в правой — 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинаковая и остается постоянной. Выберите все верные утверждения, описывающие состояние газов после установления равновесия в системе. 1. Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона. 2. Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5. 3. В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части. 4. Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова. 5. В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза.
Вопрос:

9. Тип 9 № 11934 Сосуд разделен на две равные по объему части пористой неподвижной перегородкой. В начальный момент времени в левой части сосуда содержится 4 моль гелия, в правой — 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинаковая и остается постоянной. Выберите все верные утверждения, описывающие состояние газов после установления равновесия в системе. 1. Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона. 2. Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5. 3. В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части. 4. Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова. 5. В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза.

Смотреть решения всех заданий с листа

Ответ:

Краткое пояснение:

Краткое пояснение: После установления равновесия гелий распределится по всему объему сосуда, а давление в каждой части будет определяться количеством молей газа, объемом и температурой.

Пошаговое решение:

  1. Шаг 1: Определим количество вещества аргона. Молярная масса аргона (Ar) ≈ 40 г/моль. Количество молей аргона: n(Ar) = 40 г / 40 г/моль = 1 моль.
  2. Шаг 2: В начальный момент: Левая часть (V/2): 4 моль гелия. Правая часть (V/2): 1 моль аргона.
  3. Шаг 3: По условию, перегородка пористая для гелия, а аргон проникнуть не может. Следовательно, после установления равновесия весь гелий (4 моль) распределится по всему объему сосуда (V). Аргон останется в правой половине (V/2) в количестве 1 моль.
  4. Шаг 4: Обозначим температуру как T, объем всего сосуда как V, и объем каждой половины как V/2.
  5. Шаг 5: Рассчитаем давление в каждой части в начальный момент, используя уравнение Менделеева-Клапейрона: PV = nRT.
    • Левая часть (начало): P_л_нач * (V/2) = 4 * R * T => P_л_нач = 8RT/V.
    • Правая часть (начало): P_п_нач * (V/2) = 1 * R * T => P_п_нач = 2RT/V.
  6. Шаг 6: Рассчитаем давление в каждой части после установления равновесия.
    • Гелий распределится по всему объему V. В левой части останется часть гелия, а в правой — часть гелия. Так как перегородка проницаема для гелия, и температура постоянна, гелий распределится равномерно по всему объему. Таким образом, в каждой половине сосуда будет по 2 моль гелия.
    • Правая часть: 1 моль аргона + 2 моль гелия = 3 моль суммарно.
    • Левая часть: 2 моль гелия.
    • Давление в левой части (после равновесия): P_л_равн * V = 4 * R * T => P_л_равн = 4RT/V. (Вся эта часть неверна, так как гелий распределяется равномерно, и в левой части останется 2 моль гелия).
  7. Исправляем Шаг 6:
    • После установления равновесия 4 моль гелия распределятся по всему объему V. Следовательно, в каждой половине (V/2) будет по 2 моль гелия.
    • В левой половине (V/2) будет 2 моль гелия.
    • В правой половине (V/2) будет 1 моль аргона + 2 моль гелия = 3 моль суммарно.
    • Давление в левой части (равновесие): P_л_равн * (V/2) = 2 * R * T => P_л_равн = 4RT/V.
    • Давление в правой части (равновесие): P_п_равн * (V/2) = 3 * R * T => P_п_равн = 6RT/V.
  8. Шаг 7: Проверяем утверждения.
    • 1. Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона. Концентрация = n/V. В правой части: концентрация гелия = 2/(V/2) = 4/V. Концентрация аргона = 1/(V/2) = 2/V. Концентрация гелия в 2 раза больше, чем аргона. Утверждение неверно.
    • 2. Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5. P_п_равн / P_л_равн = (6RT/V) / (4RT/V) = 6/4 = 1.5. Утверждение верно.
    • 3. В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части. В правой части: 1 моль Ar + 2 моль He = 3 моль. В левой части: 2 моль He. В правой части больше молей (и, следовательно, молекул), чем в левой. Утверждение неверно.
    • 4. Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова. Внутренняя энергия зависит от количества вещества и температуры. Количество молей гелия (2 моль) и аргона (1 моль) в правой части разные, а температура одинаковая. Также, внутренняя энергия гелия (одноатомный газ) и аргона (одноатомный газ) рассчитывается по разным формулам (для гелия = 3/2 nRT, для аргона = 3/2 nRT). Однако, в левой части только гелий, а в правой и гелий, и аргон. Поэтому общее утверждение о равенстве внутренней энергии гелия и аргона некорректно. Если имеется в виду сравнение внутренней энергии аргона в правой части и гелия в левой части, то она разная из-за разного количества молей (1 моль аргона против 2 моль гелия). Утверждение неверно.
    • 5. В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза. Начальное давление в правой части было P_п_нач = 2RT/V. Конечное давление P_п_равн = 6RT/V. Отношение: 6/2 = 3. Утверждение верно.

Ответ: 2, 5

ГДЗ по фото 📸

Похожие