Question

Proszę o pomoc w rozwiązaniu tych zadań

1. W zbiorniku o objętości 10 l znajduje się 3,2 kg tlenu w temperaturze 27 stopni C.Oblicz ciśnienie panujące w tym zbiorniku.

2. Do 2 kg wody w temperaturze 20 stopni C wrzucono bryłkę aluminową o masie 0,5 kg i temperaturze 10 stopni C oraz bryły żelaza o masie 0,25 kg i temperaturze 300 stopni C.Do jakiej temperatury ogrzała się woda (schłodziła te bryłki)

Answer 1

1. T = 27⁰C = 300K      V = 10 dm³ = 0.010 m³      µ = 0.032 kg/mol (masa molowa tlenu)

 

Z równania Clapeyrona:

p·V = n·R·T     ---->     p = n·R·T/V                n = m/µ = 3.2/0.032 = 100 moli

p = 100·8.31·300/0.01 = 24.93·10⁶ Pa = 24.93 MPa

 

2. Z bilansu ciepła: Qodd = Qpob

Qpob = m1·cw1·(t - t1) + m2·cw2·(t - t2)

cw1 = 4200 J/kg⁰C    (ciepło właściwe wody)

cw2 = 900 J/kg⁰C      (ciepło właściwe aluminium)

Qodd = m3·cw3·(t3 - t)

cw3 = 452 J/kg⁰C      (ciepło właściwe żelaza)

 

m1·cw1·(t - t1) + m2·cw2·(t - t2) = m3·cw3·(t3 - t)

t = (m1·cw1·t1+m2·cw2·t2+m3·cw3·t3)/(m1·cw1+m2·cw2+m3·cw3)

t = (2·4200·20+0.5·900·10+0.25·452·300)/(2·4200+0.5·900+0.25·452) = 23⁰C

Answer 2

1. Równanie Clapeyrona:

 

gdzie

p=ciśnienie [Pa]

V=objętość [m³]

T=temperatura [K]
m=masa [kg]

μ=masa molowa [kg/kmol]

R=8,3  kJ/(kmol * K] = stała gazowa

u nas:

V=10 dm³=0,01 m³

T=27+273=300 K

m=3,2 kg

μ=32 kg/kmol

 

2)

Temperatura końcowa: t

Możemy operować na stopniach Celsjusza, ponieważ bierzemy pod uwagę w bilansie ciepeł róznice temperatur, a nie temperatury bezwzględne jak w poprzednim zadaniu.

Bilans ciepeł oddanych i pobranych: