道尔顿分压定律(道尔顿分压定律适用范围)

道尔顿分压定律(道尔顿分压定律的适用范围)

物理问题中总有一定质量的气体。如果气体质量发生变化,理想气体方程将失效。

例:农村地区常用的喷洒农药的压缩式喷雾器结构如图所示。

A的容积为7.5L L,灌满药液后,药液上方空气体的压力为10 Pa,容积为1.5L L,关闭阀门K,用泵b每次泵入10 Pa的空气体0.25L,然后:

(1)泵的活塞应该被敲击多少次才能使药液上方的气体压力4×10⁵Pa?

(2)当a中有4×10⁵Pa /容器A还剩多少药液?

解决方案1:回归收集方法

(1)出血问题:不仅要考虑留在容器中的气体A,还要考虑流出容器的气体B。a和B是两组气体。对于两个研究对象,应分别使用气体实验定律。

(2)充气问题:不仅要考虑刚开始时容器内的气体A,还要考虑以后要充入容器内的气体B。a和B也分为两个研究对象,分别采用气体实验定律。

(1)首先虚拟一个等压过程。(等效过程)

待充气体的压力状态变为4×10⁵Pa,体积设为v,这是根据玻意耳定律得到的。

1×10⁵Pa×N 0.25L=4×10⁵Pa×V

V=N/16(L)

容器a的压力状态变为4×10⁵Pa,体积为v’,这是根据玻意耳定律得到的。

1×10⁵pa×1.5j=4×10⁵pa×v′

v′= 1.5/4(升)

V+V′= 1.5(升)

1.5/4+N/16=1.5

18岁

(2)当内外气压相等时,药液不再喷出。此时p = 1× 10 Pa,v3 =?,根据玻意耳定律:PV = PV。通过代入数据,计算出:V = 6L,剩余药液体积:△ V = 7.5L-6L = 1.5L。

答:(1)要使药液上方的气体压力达到4× 10 Pa,泵活塞要打18下;

(2)当a中有4×10⁵Pa /

当药液不能喷洒时,留在容器A中的药液体积为1.5L

解析:

(1)当气体等温变化时,应用玻意耳定律计算抽气次数;

(2)当内外气压相等时,药液不再喷出。应用玻意耳定律计算空气体的体积,然后计算剩余药液。

解决方案二:合理化理想气体状态方程PV = NRTN = PV/RT,充放气时物质总量不会发生变化。

假设泵浦次数为n,物质状态的变化是等温的。

n₀=p₀v₀/RT=1×10⁵Pa×1.5L/RT

n₁=N p₁v₁/RT=N 1×10⁵Pa×0.25L/RT

n₂=p₂v₂/RT=4×10⁵Pa×1.5L/RT

n₀+Nn₁=n₂

得到N=18

解3:道尔顿分压定律

(1)充气后的气体压力始终是4×10⁵Pa,

原始气体压力不会改变到1×10⁵Pa,

那么填充气体的压力是3×10⁵Pa.

将玻意耳定律应用于带电气体,

1× 10pa× n.0.25l = 3× 10pa× 1.5l得到N=18。

混合气体的压力等于各组气体单独存在并占据体积时的压力之和,有混合气体的温度和各组气体的摩尔数。这是道尔顿通过实验总结出来的,叫做道尔顿分压定律,其表达式为p = ∑ pi。

值得注意的是,如果我们单独研究混合气体中的某一组气体,对于这种气体,它仍然遵循理想气体的状态方程和Clapeuron方程。

示例:如图所示,

一种太阳能空集气器,底部和侧面用隔热材料制成,顶部用透明玻璃板制成,集气器的容积为v,起初内部封闭气体的压力为P,太阳暴晒后,气体温度从T = 300 K上升到T = 350 K .

(1)求出此时气体的压力;

(2)保持t = 350k不变,慢慢抽出一部分气体,使气体压力变回p,计算集热器内剩余气体的质量与原始总质量之比。

示例:如图所示,

某喷洒农药的喷雾器,药液桶内总容积为14L。药液灌满后,药液上方密封的空气体体积为2L,气压为1atm。无论环境温度如何变化,泵活塞都能以1atm的气压和0.2L的容积一次泵入空气体。

1.药液上方的气压要充气到5atm多少次?

2.如果药液上方气压达到5atm,停止泵送,开始喷出,当喷雾器无法再喷出时,缸内还剩多少升药液?

例:一个容积为20升的氧气瓶中含有30个大气压的氧气。现在,氧气被装入体积为5L的小钢瓶中,这样每个小钢瓶中氧气的压力为5atm。如果每个小钢瓶内氧气的原始压力为1atm,可以装多少瓶?(假设包装过程中没有漏气,温度恒定)

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