Какой объем газа можно получить при испарении 200 мл жидкого азота в нормальных условиях? Во сколько раз увеличится

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знание о свойствах газов и уравнении Клапейрона.

Итак, у нас есть 200 мл жидкого азота, которое испаряется в нормальных условиях. Нормальные условия означают температуру 0 градусов Цельсия (273,15 К) и давление 1 атмосфера (101,325 кПа).

Уравнение Клапейрона позволяет нам рассчитать объем газа, который получится при испарении жидкости. Уравнение Клапейрона имеет следующий вид:

\[PV = nRT\]

где:
P - давление газа,
V - его объем,
n - количество вещества (в молях),
R - универсальная газовая постоянная,
T - температура (в Кельвинах).

Для нашего случая мы знаем давление (1 атмосфера), температуру (273,15 К), и предполагаем, что количество азота не меняется. Также мы можем использовать известное значение универсальной газовой постоянной \(R = 0,0821\) (л * атм)/(моль * К).

Давайте сначала рассчитаем количество вещества азота в молях. Для этого нам понадобится знать молярную массу азота. Молярная масса азота составляет 28 г/моль.

Теперь мы можем использовать формулу:

\[n = \frac{m}{M}\]

где:
n - количество вещества (в молях),
m - масса вещества (в граммах),
M - молярная масса вещества (в г/моль).

У нас дано объем жидкого азота (200 мл). Чтобы рассчитать массу азота, нам необходимо использовать плотность жидкого азота. Плотность жидкого азота составляет 0,808 г/мл.

Теперь мы можем рассчитать массу азота:

\[m = V \cdot \rho\]

где:
m - масса азота (в граммах),
V - объем азота (в миллилитрах),
\(\rho\) - плотность азота (в г/мл).

Подставляя значения, получаем:

\[m = 200 \, \text{мл} \times 0,808 \, \text{г/мл} = 161,6 \, \text{г}\]

Теперь мы можем рассчитать количество вещества азота в молях:

\[n = \frac{161,6 \, \text{г}}{28 \, \text{г/моль}} = 5,8 \, \text{моль}\]

Теперь, когда у нас есть количество вещества азота в молях, мы можем рассчитать объем газа, который получится при испарении. Для этого мы воспользуемся уравнением Клапейрона:

\[PV = nRT\]

Мы ищем объем газа, поэтому будем решать уравнение относительно V:

\[V = \frac{nRT}{P}\]

Подставляя значения, получаем:

\[V = \frac{5,8 \, \text{моль} \times 0,0821 \, \left(\frac{\text{л} \cdot \text{атм}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\right) \times 273,15 \, \text{К}}{1 \, \text{атм}} = 125 \, \text{л}\]

Итак, при испарении 200 мл жидкого азота в нормальных условиях получится примерно 125 л газа азота.

Чтобы узнать, во сколько раз увеличится объем азота при этом процессе, мы можем разделить объем газа после испарения на объем жидкого азота:

\[\frac{125 \, \text{л}}{0,2 \, \text{л}} = 625\]

Таким образом, объем азота увеличится в 625 раз при его испарении.