Examkin

Question

Difficulty: HardSıvı Üzerinde Toplanan Gazlar

Sabit sıcaklıkta, düşey kesiti verilen hareketli pistonlu kapalı bir kapta sıvı su (H2O(s)H_2O(s)), üzerinde su buharı (H2O(g)H_2O(g)) ve ideal He(g)He(g) gazı dengededir. Başlangıçta pistonun sıvı yüzeyinden yüksekliği 3h3h olup, kaptaki toplam basınç 390 mmHg390\text{ mmHg}'dir. Kaptaki sıvı suyun mol sayısı, buhar fazındaki su moleküllerinin mol sayısına eşittir.

Aynı sıcaklıkta piston yukarı çekilerek sıvı yüzeyinden yüksekliği 9h9h konumuna getiriliyor ve sistemin yeniden dengeye gelmesi bekleniyor.

**Buna göre, son durumda kaptaki toplam basınç kaç mmHg\text{mmHg} olur?**

(Sıvı hacmindeki değişim ve suyun çözünürlüğü ihmal edilecektir. t∘Ct^\circ\text{C}'ta suyun denge buhar basıncı 30 mmHg30\text{ mmHg}'dir.)

  1. A
    120
  2. B
    130
  3. 140Answer
  4. D
    150
  5. E
    160

Answer

Son durumda kaptaki toplam basınç 140 mmHg olur.
Doğru yanıt olan seçenekte, kaptaki sıvı suyun tamamının buharlaştığı doğru analiz edilmiş ve son durumdaki su buharı basıncı 20 mmHg, helyum gazının basıncı ise 120 mmHg olarak bulunup toplam basınç 140 mmHg olarak hesaplanmıştır.

Step-by-Step Solution

1
Başlangıçtaki gazların kısmi basınçlarını belirleme
PHe=360 mmHgP_{He} = 360\text{ mmHg}, PH2O=30 mmHgP_{H_2O} = 30\text{ mmHg}
Toplam basınç 390 mmHg390\text{ mmHg} ve suyun denge buhar basıncı 30 mmHg30\text{ mmHg} olduğundan, helyumun basıncı 390−30=360 mmHg390 - 30 = 360\text{ mmHg} olur.
2
Pistonun hareketine bağlı olarak hacim değişimini bulma
Gaz fazının hacmi VV değerinden 3V3V değerine yükselmiştir.
Piston yüksekliği 3h3h'den 9h9h'ye çıkarıldığında gaz fazının hacmi 3 katına çıkar.
3
Suyun buharlaşma dengesini ve sıvı miktarın�� analiz etme
Sıvı suyun tamamı buharlaşır ve son durumda kapta sıvı su kalmaz.
Hacim 3 katına çıktığında buhar basıncının 30 mmHg30\text{ mmHg} kalabilmesi için buhar fazında başlangıçtakinin 3 katı (3n3n) mol su bulunmalıdır. Ancak kapta başlangıçta nn mol buhar ve nn mol sıvı olmak üzere toplam 2n2n mol su vardır. Bu nedenle sıvı suyun tamamı buharlaşır.
4
Son durumdaki su buharı basıncını hesaplama
PH2O′=20 mmHgP'_{H_2O} = 20\text{ mmHg}
Toplam 2n2n mol su buharı 3V3V hacminde bulunmaktadır. Başlangıçta nn mol buhar VV hacminde 30 mmHg30\text{ mmHg} basınç yaptığına göre, son basınç 2n3V⋅R⋅T=23⋅30=20 mmHg\frac{2n}{3V} \cdot R \cdot T = \frac{2}{3} \cdot 30 = 20\text{ mmHg} olur.
5
Helyum gazının son kısmi basıncını ve toplam basıncı hesaplama
PHe′=120 mmHgP'_{He} = 120\text{ mmHg}, Ptoplam′=140 mmHgP'_{toplam} = 140\text{ mmHg}
Helyum gazının hacmi 3 katına çıktığı için kısmi basıncı üçte birine düşer (360/3=120 mmHg360 / 3 = 120\text{ mmHg}). Toplam basınç ise 120+20=140 mmHg120 + 20 = 140\text{ mmHg} olarak bulunur.

Key Concept

Sıvı üzerinde toplanan gazlarda, hacim değişimi sonrasında kapta sıvı kalıp kalmadığının kontrol edilmesi ve buhar basıncının ideal gaz yasasına göre yeniden belirlenmesi.
Rate this question

Topics

Sıvı Üzerinde Toplanan Gazlar

More questions from this topic