Перейти к содержанию
Dok

Совсем простая задачка...

Рекомендуемые сообщения

Собственно, задачка:

Имеется ёмкость в 2 литра, с полупроницаемой перегородкой, разделяющей емкость на два равных объема.

В  половину 1 загнали 20г Аргона, и 4г гелия. Гелий через перегородку пройти может, а Аргон - нет.

Какое давление должно установиться в половине 1?

 

Решаем: 20г Аргона - это 0,5 моля, Гелий же имеет право распределиться поровну в обе половины. Так как 4 г Гелия - это 1 моль, то в каждой половине будет по 0,5 моля Гелия.

В половине №1 получается 0,5 моля Аргона и 0,5 моля Гелия, итого 1 моль смеси. Молярный объем = 22,4 литра при н.у., следовательно, 22,4 литра в 1 литре должны дать 22,4 Бара, всё тип-топ.

Внимание - вопрос:

При наличии давления, обеспечиваемого Аргоном, не должна ли диффузия Гелия идти до возможного выравнивания давления в обеих половинках?

Тогда получается, что в емкости имеется 1,5 моля газов, и в половину №2 диффундирует 0,75 моля Гелия, и в каждой половинке остаётся по 0,75 моля, и давление по 16,8 Бар. Гелия имеется 1 моль, так что должно его хватить.

 

Какой из вариантов правильный, 1 или 2?

Ткните носом в закон физики, плиииззз!!!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
15 минут назад, Dok сказал:

Ткните носом в закон физики, плиииззз!!!

Закон сообщающихся сосудов не пойдет? :)

Для гелия оба сосуда одинаково доступны. И таки думаю его выдавит давлением.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 минуту назад, Grey78 сказал:

И таки думаю его выдавит давлением.

Вот вопрос именно про это, спасибо!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

И да вот такое есть в природе - Очистка газа способом мембранного газоразделения

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В модели идеального газа молекулы очень малы и не взаимодействуют друг с другом, т.е. аргон не будет вытеснять гелий. Парциальное давление гелия будет равным в обеих частях сосуда, а в половине со смесью давление будет суммой парциальных давлений аргона и гелия.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 минуты назад, Flid сказал:

Парциальное давление гелия будет равным в обеих частях сосуда

А можно как-то обосновать?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
7 минут назад, Dok сказал:
10 минут назад, Flid сказал:

Парциальное давление гелия будет равным в обеих частях сосуда

А можно как-то обосновать?

Количество молекул геля подлетевших к перегородке за единицу времени зависит от концентрации геля и не зависит от концентрации аргона.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Газ равномерно занимает весь предоставленный объём (вроде строгое доказательство этого не требуют в учебной программе). А поскольку перегородка для гелия проницаема - занимает весь сосуд. Аргону же предоставлена только одна половина.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Мнения ученых разделились... 😞

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
38 минут назад, Grey78 сказал:

Для гелия оба сосуда одинаково доступны. И таки думаю его выдавит давлением.

Grey78!

Каков механизм выдавливания?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
1 минуту назад, z011 сказал:

Каков механизм выдавливания?

Я не уверен уже.. Жду критику своего мнения :)

 

Кстати а как тогда работает

36 минут назад, Grey78 сказал:

Очистка газа способом мембранного газоразделения

???

Как говорится век учись, все одно ....

Изменено пользователем Grey78

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Таки гугль знает все :)

Ответ:

782987232_.thumb.png.270354d5d74a55c6fae6f6cece5d4d1a.png

Исходное не как у Dok, но принцип понятен.

Изменено пользователем Grey78

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
5 часов назад, Dok сказал:

Какой из вариантов правильный, 1 или 2?

Гелий будет диффундировать только в одну сторону, в объём № 2. При "попытке" гелия "вернуться" в объём № 1 этому будет противодействовать давление аргона. То есть, "возвращающийся" гелий дальше внутренней стенки объёма № 1 не уйдёт. То есть, в объёме № 1 должно установиться давление чистого аргона.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
20 минут назад, Игорь+ сказал:

При "попытке" гелия "вернуться" в объём № 1 этому будет противодействовать давление аргона.

Вот в этом и затык - в первом сообщении имеется два решения.

Вы, очевидно, поддерживаете решение номер 2.

 

Принципиальный вопрос - влияет ли давление Аргона на состояние Гелия?

Если НЕ влияет, то гелий распределится 50:50, давление в №1 будет выше, чем в №2. Решение номер 1.

Если влияет - то давление распределится 50:50, решение номер 2.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, Игорь+ сказал:

При "попытке" гелия "вернуться" в объём № 1 этому будет противодействовать давление аргона.

Игорь+!

Каким образом будет противодействовать?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 часа назад, Dok сказал:

Если НЕ влияет, то гелий распределится 50:50, давление в №1 будет выше, чем в №2. Решение номер 1.

Если влияет - то давление распределится 50:50, решение номер 2.

Ответьте себе на вопрос, что является движущей силой процесса, разница давления или концентраций и все сразу станет понятно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Первое. А в обоснование - прочитайте про мембранное разделение газов. В условиях задачи - идеальная мембрана пропускающая гелий и не пропускающая аргон. В общем то задачка для детского сада, с решетом, песком, и камушками.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Можно рассмотреть такую модель: перегородка, это абсолютно тонкая пластина с отверстиями, через которые могут пролетать молекулы гелия и не могут молекулы аргона. При этом если предполагаем, что молекулы газов не сталкиваются друг с другом (поведение этой смеси газов описывается уравнением Клапейрона-Менделеева), то ничто не мешает гелию иметь равную концентрацию по обе стороны перегородки.

Если предположить, что молекулы газов взаимодействуют друг с другом (при высоком давлении поведение газов описывается уравнением Ван-дер-Ваальса), то концентрация гелия в той части объема, в которой содержится аргон будет ниже. Влетевшая молекула гелия может столкнуться с молекулой аргона, приобрести скорость направленную с сторону перегородки и покинуть эту часть объема. Но выравнивания давлений все равно не произойдет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По теме задачи, мне лишь одно приходит в голову. Равновесие наступит, когда количество улетающих молекул гелия через перегородку сравняется с количеством возвращающихся обратно. А дальше видимо следует поверить в то, что такое равновесие возможно лишь при равном количестве частиц гелия в левой и правой части. Хотя как это доказать ума не приложу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Хотя если рассуждать формально, то по определению, парциальное давление - это то давление которое будет иметь гелий будучи один в сосуде без аргона (даже если аргон там присутствует). Поэтому если упростить картину, то мы берем по сути сосуд с гелием без аргона и приставляем к нему еще один такой же по объему но пустой. Гелий равномерно займет оба сосуда. От чего можно сделать вывод, что равновесие наступит при равном количестве молекул гелия слева и справа. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
14 часов назад, z011 сказал:

Каким образом будет противодействовать?

Первый же вернувшийся атом гелия столкнётся с ближайшим атомом аргона и будет отброшен к стенке. Не обязательно все 100 процентов, но в аргонном объёме останется ничтожная часть гелия (которая тоже будет в том числе направляться на "принудительную диффузию"). В конце концов будет достигнуто равновесие при ничтожном количестве гелия в объёме № 1.

Это качественная картина, как она мне видится с дивана. А теперь я хотел бы послушать ваши аргументы, почему это реальный аргон будет равнодушно взирать на заброс гелиевых диверсантов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 минуты назад, Игорь+ сказал:

А теперь я хотел бы послушать ваши аргументы,

Я думал как вы но вот в 12 посту сей темы приведено похожее задание и оно опровергло мои думы...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
20 минут назад, Игорь+ сказал:

Первый же вернувшийся атом гелия столкнётся с ближайшим атомом аргона и будет отброшен к стенке.

Если задача на идеальный газ - то молекулы друг с другом в этой модели не сталкиваются как уже было отмечено... Осталось посчитать можно ли считать данную смесь идеальным газом - собственно все данные в задаче для этого есть

Поторопился. Сталкиваются - но редко :)

Изменено пользователем DL12

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Я голосую за понижение давления в первой половине. Постараюсь обосновать. Есть такая проблема с лазерными углекислотными трубками, что у них срок жизни- примерно 10000 часов. Не службы, а именно жизни от момента заправки их газовой смесью. Проблема, насколько я понимаю, в том, что в смеси газов содержится гелий, который постепенно сваливает наружу через стекло, при этом его не останавливает то, что давление в трубе меньше атмосферного.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Можно голосУвалку прикрутить и большинством голосов выяснить   :)

По мне: газы идеальные. Объемы справа и слева одинаковые, температура постоянная.

По свойствам газов, при таких условиях, они занимают весь объем и давление в любой точке объема равномерное. При этом проницаемость может быть как одностороння, так и двухсторонняя.

Поэтому: изначальное состояние:

Справа: давление Рнач=Рпарц.гелия+Рпарц.аргона           Слева: Рнач=0

После "устаканивания"

Справа: давление Ркон=1/2Рпац.гелия+Рпарц.аргона         Слева Ркон=1/2Рпарц.гелия

Изменено пользователем andrey357

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.