Решение: Сравнение объёма газов
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от молярной массы газа. У него имеется пять различных сосудов с манометрами и термометрами. Сосуды наполнены равными массами различных газов при различных температурах.
| № сосуда | Давление, кПа | Температура газа в сосуде, К | Газ в сосуде |
|---|---|---|---|
| 1 | 100 | 280 | кислород |
| 2 | 50 | 270 | кислород |
| 3 | 100 | 280 | азот |
| 4 | 50 | 300 | азот |
| 5 | 60 | 320 | кислород |
Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести исследование?
Решение по шагам
3 шагаДля газа постоянной массы объём определяется уравнением идеального газа:
$$V = \dfrac{mRT}{Mp}$$Чтобы исследовать зависимость объёма от молярной массы, нужно изменять только газ, а массу газа, давление и температуру оставить одинаковыми.
Этим условиям соответствуют сосуды 1 и 3: в них разные газы, но одинаковы давление $100\ \text{кПа$ и температура $280\ \text{К}$.
Где здесь ошибаются
Выбирают сосуды с одинаковым газом вместо сосудов с разными газами.
Не учитывают необходимость одинаковых давления и температуры.
Сравнивают сосуды с разной массой газа, хотя по условию массы должны быть равными.