Плотность смеси газов формула

Все помнят знаменитую шутку: «Что тяжелее? Килограмм гвоздей или килограмм пуха?». Мы-то уже не попадемся на эту детскую уловку, мы знаем, что вес и того и другого будет одинаковым, а вот объем будет существенно отличаться. Так почему это происходит? Почему разные тела и вещества имеют разный вес при одинаковом размере? Или наоборот, одинаковый вес при разном размере?

Плотность вещества: формула, расчет.

Очевидно, что есть какая-то характеристика, вследствие которой вещества так отличаются друг от друга. В  физике эта характеристика носит название плотности вещества и проходится в седьмом классе.

Плотность вещества: определение и формула

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда  – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем . Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формула можно записать следующим образом:

ρ=m/V

Как найти плотность вещества

Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см)^3 =1000кг/м^3  . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Нужна помощь в учебе?


Предыдущая тема: Масса тела: измерение массы на весах
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРасчет массы и объема тела по его плотности: объяснение и примеры

Формула плотности вещества

Определение и формула плотности вещества

Определение

Плотностью вещества (плотностью вещества тела) называют скалярную физическую величину, которая равна отношению массы (dm) малого элемента тела к его единичному объему (dV). Чаще всего плотность вещества обозначают греческой буквой . И так:

Виды плотности вещества

Применяя выражение (1) для определения плотности, говорят о плотности тела в точке.

Плотность тела зависит от материала тела и его термодинамического состояния.

В том случае, если тело можно считать однородным (плотность вещества во всем теле одинакова ( ), то определяют следующей формулой:

где m – масса тела, V – объем тела.

Если тело является неоднородным, то иногда пользуются понятием средней плотности , которая рассчитывается как:

где m – масса тела, V – объем тела. В технике для неоднородных (например, сыпучих) тел используют понятие объемной плотности. Объемную плотность рассчитывают так же как (3). Объем определяют, включая промежутки в сыпучих и рыхлых материалах (таких как: песок, гравий, зерно и т.д.).

При рассмотрении газов, находящихся в нормальных условиях для вычисления плотности применяют формулу:

где – молярная масса газа, – молярный объем газа, который при нормальных условиях составляет 22,4 л/моль.

Единицы измерения плотности вещества

В соответствии с определением, можно записать, что единицами измерения плотности в системе СИ служит: =кг/м3

в СГС: =г/(см)3

При этом: 1 кг/м3 = (10)-3 г/(см)3 .

Примеры решения задач

Пример

Задание. Какова плотность воды, если объем, который занимает одна молекула H2O, примерно равен м3?

Как найти плотность вещества?

Считайте, что молекулы в воде плотно упакованы.

Решение. Если считать, что молекулы в воде плотно упакованы, то ее плотность можно найти как:

где m0 – масса молекулы воды. Найдем m0, используя известное соотношение:

где N=1 — количество молекул (в нашем случае одна молекула), m — масса рассматриваемого количества молекул (в нашем случае m=m0), NА=6,02• 1023 моль-1 – постоянная Авогадро, =18•10-3 кг/моль (так как относительная молекулярная масса воды равна Mr=18). Следовательно, применяя выражение (2) для нахождения массы одной молекулы имеем:

Подставим m0 в выражение (1), получаем:

Проведем расчет искомой величины:

кг/м3

Ответ. Плотность воды равна 103 кг/м3 .

Пример

Задание. Какова плотность кристаллов хлорида цезия (CsCl), если кристаллы имеют кубическую кристаллическую решетку (рис.1) в вершинах которой находятся ионы хлора (Cl-), а в центре расположен ион цезия (Cs+). Ребро кристаллической решетки считайте равным d=0, 41 нм.

Решение. За основу решения задачи примем выражение:

где m – масса вещества (в нашем случае это масса одной молекулы – постоянная Авогадро, кг/моль молярная масса хлорида Цезия (так как относительная молекулярная хлорида цезия равна ). Выражение (2.1) для одной молекулы примет вид:

В выражении (2.2) массу молекулы можно выразить через ее плотность как:

где Vm – объем исследуемой молекулы. Так как кристаллы имеют кубическую кристаллическую решетку, ребро которой нам известно (и равно d), то вместо объема Vm можно использовать выражение:

Подставим выражения (2.3) и (2.4) в формулу (2.2), получим:

Тогда выражение для плотности примет вид:

Переведем размер стороны кристаллической решетки в единицы системы СИ, получим d=0,41нм=0, 41•10-9) м. Проведем вычисления:

кг/м3

Ответ. кг/м3

Читать дальше: Формула потенциальной энергии.

Плотность вещества

Физические свойства жидкостей

Плотность

Плотностью жидкости называют физическую величину, численно равную массе единицы объёма жидкости

,

где ─ масса, кг; ─ объём, м3.

Плотность чистых веществ берут из справочников.

Плотность смесей вычисляют из равенства

,

откуда:

где ─ объёмная доля i-го компонента смеси.

Плотность капельных жидкостей зависит только от температуры.

Плотность пресной воды при температуре 4 °С:

Вязкость.

Физическое свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу называют вязкостью.

Любая реальная жидкость обладает только ей присущей вязкостью. При относительном перемещении смежных частиц жидкости возникают силы внутреннего сопротивления (внутреннее трение).

Наряду с легко подвижными жидкостями (например, водой, воздухом) существуют очень вязкие жидкости, сопротивление которых сдвигу весьма значительно (глицерин, тяжелые масла и др.). Таким образом, вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности ее частиц.

Пусть жидкость течет вдоль плоской стенки параллельными ей слоями (рисунок 1.1), как это наблюдается при ламинарном дви­жении. Вследствие тормозящего влияния стенки слои жидкости будут двигаться с разными скоростями, значения которых возрастают по мере отдаления от стенки.

Рисунок 1.1 ─ Распределение скоростей при течении жидкости вдоль твердой стенки

Рассмотрим два слоя жидкости, двигающиеся на расстоянии друг от друга. Слой А движется со скоростью , а слой В ─ со скоростью . Вследствие разности скоростей слой В сдвигается относительно слоя А на величину (за единицу времени).

Величина является абсолютным сдвигом слоя А по слою В, а есть градиент скорости (относительный сдвиг).

Появляющееся при этом движении касательное напряжение (силу трения на единицу площади) обозначим через . Тогда аналогично явлению сдвига в твердых телах мы получим следующую зависимость между напряжением и скоростью деформации

или, если слои будут находиться бесконечно близко друг к другу,

(1.1)

Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 567;

Плотность смеси газов

Задача 7.2.Определить плотность смеси, состоящей из т1 = =4,0 г Н2 и т2 = 32 г О2, при температуре Т = 280 К и давлении р = =93 кПа.

т1 = 4,0 г = 0,0040 кг m1 = 0,002 кг/моль т2 = 32 г = 0,032 кг m1 = 0,032 кг/моль Т = 280 К р = 93 кПа= 0,93·105 Па Решение. Плотность смеси находится по формуле . (1) Массы известны, найдем V. Из уравнений Менделеева–Клайперона для каждого газа найдем их парциальные давления:
r = ?

для Н2 ,

для О2 .

Согласно закону Дальтона

р = р1 + р2­ = ,

отсюда .

Подставим значение V в формулу (1)

.

Подставим численные значения:

» 0,48 кг/м3.

Ответ: r » 0,48 кг/м3.

СТОП! Решите самостоятельно: С2, С3.

Накачивающий насос

Задача 7.3.В сосуд объемом V нагнетают воздух при помощи поршневого насоса, объем цилиндра которого V0 (рис. 7.1). Каким будет давление воздуха в сосуде после п качаний? Первоначальное давление воздуха в сосуде было равно наружному давлению р0. Температура постоянная.

VV0пр0 Решение. Рассмотрим массу воздуха, посылаемую в сосуд при одном качании. В момент, когда эта масса находится в рабочем цилиндре, она занимает объем V и имеет давление наружного воздуха р0. Когда эта масса попадает в сосуд, она занимает объем V, а ее парциальное давление равно некоторой величине р¢.
р = ?

Для этой массы воздуха можно записать закон Бойля–Мариотта

р0V0 = р¢V Þ .

Каждая порция воздуха будет создавать такое же давление. Тогда полное давление в сосуде равно

р = р0 + п р¢ = р0 + .

Ответ: .

СТОП! Решите самостоятельно: В3, В4, С4.

Соединение сосудов

Задача 7.4. Два сосуда, содержащие различные газы, соединены трубкой с краном (рис. 7.2,а). Объемы сосудов равны V1 и V2, давления в них р1­ и р­2, молярные массы газов m1 и m2.

Концентрация смеси

Какое давление установится после открытия крана соединительной трубки (рис. 7.2,б)? Температура не изменяется.

Рис. 7.2

Ответ: .

СТОП! Решите самостоятельно: В5, В6, С6.

Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 697;

Плотность — смесь — жидкость

Cтраница 1

Плотность смеси жидкостей не является аддитивной величиной. Например, смешение бензола и гексана ( элементарные звенья макромолекул масла включают в своем составе бензольное и циклогексановое кольца) сопровождается значительным увеличением объема. Смешение различных фракций нефти, резко отличающихся по плотности, сопровождается уменьшением объема. Причиной такого поведения является изменение при смешении вида и количества межмолекулярных сил взаимодействия.  

Более точный метод расчета плотностей смесей жидкостей, применимый в широких интервалах температуры и давления ( вплоть до критической точки) основан на использовании уравнений (3.15.18) — (3.15.21), а также (4.10.2) — (4.10.9), которые описывают модификацию метода применительно к смесям. Для пользования этим методом необходимо знать критические свойства чистых компонентов. В случае использования метода при приведенных температурах, превышающих 0 93, должна быть известна истинная критическая температура смеси.  

Используя корреляцию Маклеода — Сагдена, необходимо знать плотности смесей жидкостей и паров.  

Измерение состава жидкости и, в частности, определение соотношения количеств воды и нефти может быть выполнено косвенным образом путем определения плотности смеси жидкости.  

Глубину расположения второго отверстия находим с учетом давления рт внутри НКТ против первого пускового отверстия. В зависимости от плотности смеси жидкости с воздухом давление рт может изменяться в широких пределах.  

Плотность индивидуальных соединений в жидком состоянии при увеличении температуры уменьшается, принимая при критической температуре значение плотности пара ( рис. IV. Аналогично этому изменяется и плотность смеси жидкостей ( значения плотностей индивидуальных соединений в жидком состоянии см. в

Плотность индивидуальных углеводородов в жидком состоянии с увеличением температуры меньшается, принимая при критической температуре значение плотности пара.

Как найти плотность газа в химии?

Аналогично этому изменяется и плотность смеси жидкостей. На рис. 1.4 приведен график изменения плотности пропана в зависимости от температуры.  

Плотность индивидуальных углеводородов в жидком состоянии с увеличением температуры уменьшается, принимая при критической температуре значение плотности пара. Аналогично этому изменяется и плотность смеси жидкостей. На рис. 1.4 приведен график изменения плотности пропана в зависимости от температуры.  

Плотность индивидуальных соединений в жидком состоянии при увеличении температуры уменьшается, принимая при критической температуре значение плотности пара ( рис. IV. Аналогично этому изменяется и плотность смеси жидкостей ( значения плотностей индивидуальных соединений в жидком состоянии см. в

Для некоторых задач необходима информация о плотности дисперсной части потока аэрозольных выбросов. Плотность индивидуальной жидкости несложно найти по справочникам, а плотность смеси нереагирующих жидкостей постоянного состава можно достаточно точно подсчитать по принципу аддитивности. Определение плотности твердых диспергированных материалов имеет свои особенности. Наряду с истинной плотностью, т.е. плотностью материала вещества, в расчетах используют понятия кажущейся и насыпной плотности. Кажущейся плотностью называют отношение массы частицы к занимаемому ей объему, включая поры и полости этой частицы.  

Затем в стакан осторожно по каплям приливают при помешивании стеклянной палочкой жидкость с большей плотностью до того момента, пока образец материала не поднимется и не будет находиться во взвешенном состоянии. В этом случае удельный вес ( плотность) материала будет равен плотности смеси жидкости.  

Страницы:      1    2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *