Полное условие задачи:
Объём 0,1 литра водорода нагревают при постоянном давлении от 300 до 3000 К. При высоких температурах молекулы водорода распадаются на отдельные атомы. На графике показана зависимость доли распавшихся молекул от температуры. Чему равен конечный объём газа?
Краткое условие задачи:
Решение задачи:
Из графика видно, что при достижении температуры 3000 К 20% молекул водорода распадется. Доля распавшихся молекул будет равна:
Пусть первоначально имеется N молекул водорода. После достижения температуры 3000 К молекул водорода останется:
Распалось молекул водорода на атомы:
Атомов водорода при 3000 К будет:
так как при распаде одной молекулы водорода образуется два атома водорода.
Найдем количество вещества молекулярного водорода при 300 К:
Количество вещества после распада 20% молекул водорода будет иным. Найдем количество вещества молекул водорода при 3000 К:
Количество атомарного водорода при 3000 К будет равным:
Общее количество вещества при 3000 К будет:
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона при 300 К и при 3000 К:
Разделим второе уравнение на первое:
Выразим конечный объем:
Найдем численный ответ:
Ответ: 1,2 л.
