Определите массовую долю углекислого газа и азота в газовой смеси, если известно, что парциальное давление углекислого

Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон Дальтона, который гласит, что полное давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого из газов в этой смеси.

Согласно этому закону, общее давление в газовой смеси (pсм) будет равно сумме парциального давления углекислого газа (pco2) и парциального давления азота (pn2):

\[ pсм = pco2 + pn2 \]

В нашем случае известно, что общее давление (pсм) равно 300 кПа, а парциальное давление углекислого газа (pco2) составляет 120 кПа. Нам нужно определить парциальное давление азота (pn2) и массовую долю каждого из газов в смеси.

Чтобы определить массовую долю, мы можем использовать следующую формулу:

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

где X - массовая доля газа (в данном случае углекислого газа или азота), m - масса данного газа, M - молярная масса газа, n - общее количество вещества в газовой смеси.

Давайте первым делом найдем парциальное давление азота (pn2). Для этого вычтем парциальное давление углекислого газа (pco2) из общего давления (pсм):

\[ pn2 = pсм - pco2 = 300 \, \text{кПа} - 120 \, \text{кПа} = 180 \, \text{кПа} \]

Теперь мы можем рассчитать массовую долю углекислого газа и азота в газовой смеси, используя формулу:

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

Нам нужно найти отношение массы каждого газа к общей массе смеси. Заметим, что масса каждого газа пропорциональна его парциальному давлению. Поэтому массовая доля каждого газа будет выражаться следующим образом:

\[ X_{\text{углекислый газ}} = \frac{{pco2}}{{pсм}} = \frac{{120 \, \text{кПа}}}{{300 \, \text{кПа}}} = 0.4 \]

\[ X_{\text{азот}} = \frac{{pn2}}{{pсм}} = \frac{{180 \, \text{кПа}}}{{300 \, \text{кПа}}} = 0.6 \]

Таким образом, массовая доля углекислого газа в газовой смеси составляет 0.4, а массовая доля азота - 0.6.