Способы задания состава газовой смеси: решение задачи

Для того чтобы охарактеризовать содержание отдельных компонентов в газовой смеси, используют несколько основных способов. В школьном курсе химии и физики чаще всего выделяют три вида долей: объемную, молярную и массовую. Ниже приведено описание, которое удобно переписать в тетрадь. Способы задания состава газовой смеси 1. Объемная доля (обозначается греческой буквой \(\phi\) — «фи»). Это отношение объема отдельного газа к общему объему смеси. Для газов, согласно закону Авогадро, объемная доля совпадает с молярной долей. \[\phi_i = \frac{V_i}{V_{смеси}}\] Где \(V_i\) — объем компонента, \(V_{смеси}\) — общий объем смеси. Часто выражается в процентах: \[\phi_i (\%) = \frac{V_i}{V_{смеси}} \cdot 100\%\] 2. Молярная доля (обозначается буквой \(\chi\) — «хи» или \(x\)). Это отношение количества вещества (числа моль) конкретного компонента к общему количеству вещества всей смеси. \[\chi_i = \frac{n_i}{n_{смеси}}\] Где \(n_i\) — количество вещества компонента (моль), \(n_{смеси}\) — сумма молей всех компонентов смеси: \[n_{смеси} = n_1 + n_2 + ... + n_k\] Сумма всех молярных (или объемных) долей всегда равна единице или \(100\%\). 3. Массовая доля (обозначается буквой \(\omega\) — «омега»). Это отношение массы конкретного компонента к общей массе смеси. \[\omega_i = \frac{m_i}{m_{смеси}}\] Где \(m_i\) — масса компонента, \(m_{смеси}\) — общая масса смеси. 4. Средняя молярная масса смеси. Для расчетов часто требуется найти среднюю молярную массу газовой смеси. Она вычисляется через молярные доли компонентов и их индивидуальные молярные массы: \[M_{ср} = \chi_1 \cdot M_1 + \chi_2 \cdot M_2 + ... + \chi_k \cdot M_k\] Или через объемные доли: \[M_{ср} = \phi_1 \cdot M_1 + \phi_2 \cdot M_2 + ... + \phi_k \cdot M_k\] Пример: Воздух — это естественная газовая смесь. В расчетах часто принимают, что объемная доля азота составляет примерно \(78\%\) (\(0,78\)), а кислорода — \(21\%\) (\(0,21\)). Средняя молярная масса воздуха принимается равной \(29\) г/моль.