Диффузия газов и парциальное давление

Почему парциальные давления должны уравниватся для каждого газа?
Автор
Сообщение
Pakhom
#48919 2022-06-21 18:02 GMT

Жертва ЕГЭ интересуется… Имеются два одинаковых по объему сосуда соединенные между собой трубкой в которой установленна мембранна через которую возможна диффузия газа. 

1. В оба сосуда закачиваем по одной атмосфере кислорода (02) до 1 атм.

2. Потом в одном из сосудов подымаем давление до 2 атм путем закачки туда азота (N2).

3. В другом сосуде подымаем давление до 2 атм путем закачки туда кислорода.

В школе сказали, что  парциальные давления всех газов  со временем должны выравняться, т.е. давление в сосудах будет одинаковым 2атм и составлять 1,5 атм кислорода и 0,5 атм азота.

 

Не могу понять, объясните пожалуйста почему так?  Как молекулы одного из газов «узнают», что их не хватает в одном из сосудов?  Ведь молекулы газа пролезая в другой сосуд будут стукатся об молекулы и своего и чужого газа. При этом массы и скорости молекул очень близки. Как вообще азот узнает что его не хватает в том сосуде куда докачали кислород?

 

Pakhom
#49023 2022-06-26 22:30 GMT

В условии моей задачи в каждый из сосудов добавили по 1 атм, а не 2. Всего давление стало 2 в кпждом сосуде. Только а одном только кислород, а тругом по одной атмосфере кислорода и азота.

Ох уж эта физика, кстати ег по ней сдавал из интереса 97. Хорошо сто я в юристы собираюсь.

Pakhom
#49024 2022-06-26 22:38 GMT

А ашколе сказали что азот и кислород располщутся по сосудам равномерно, одга атмосыера азота сделает по 0,5 в каждом сосуде, а одна атмосфера кислорода тоже разделится пополам итого в каждом сосуде парциальные давления будут равны. 1,5 атм кислорода и 0,5 азота. А мембрана одинакова для  схожих газов и только замедлит ввравнивание давлений.  последнее вроде очевидно, но первое не могу понять почему.

marsdmitri
#49027 2022-06-27 20:55 GMT

Есть такое понятие — парциальное давление определеннного газа в смеси.

Есть давление всей газовой смеси. И различают совсем другое давление молекул каждого газа собственное в смеси. Одно у кислорода, и совсем другое у азота. Они никак друг на друга не влияют,

так как молекулы азота химически не взаимодействуют с кислородом при той температуре. Его называют парциальным.

Поэтому когда добавили один газ в одну часть, другой газ в другую часть, то по законам диффузии общее давление смеси в каждой половине станет одинаковым,

какое бы ты давление не подавал в первую или вторую часть. Оно выравнивается.

Представть что молекулы одного газа это дятлы, которые живут по правилам. Все дятлы создадут давление, которое равно максимальному давлению  в системе, когда они долюбят клювом о стенку.

Но если вы дадите им два сосуда(идин полный, в другом вакуум), то они должны разделиться на две одинакоые части.

А так как одна молекула(дятел) создает одно и то же давление при ударе  о стенку. То половина молекул (дятлов) создаст половину от этого максимального давления.

Молекулы обоих газов диффундируют постепенно медленно через мебрану  и выравнивают давление общее и парциальное для каждого газа.

Поэтому у тебя и получилось, что общее давление в каждой половинке одинаковое 2 атм.

А парциальное давление нужно тоже сложить и поделить на два, словно у тебя две системы для каждого газа свое.

Представь в одной системе в двух половинках только газ кислород,  в другой технической системе только газ азот.

Интуитивно это можно преставить как выполнение  закона сохранения массы (вещества). В каждой половинке из-за диффузии должно быть одинаковое количество молекул обоих

газов.

Но в физике используют другую запись для газов.

суммарное Парциальное давление для кислорода P1+P2=1+2=3 атм

суммарное Парциальное давление для азота  P3+P4=0+1=1 атм

Так как среднее парциальное давление после процесса окончания диффузии должно быть одинаковым в разных частях. То каждое давление надо делить пополам.

Оно и будет в каждой части.

Говорят про давление, но нужно понимать еще как масса каждого газа распределится в сосудах. При диффузии оно всегда делится поровну.

Если бы у тебя в одном сосуде было 10 атм кислорода и ноль атм гелия, а в другом 1 атмосфера гелия.То после диффузии  было бы по 5 атм кислорода в и по пол атмосферы гелия

в каждом сосуде.Если бы было три сосуда, то надо было делить  на сколько частей? На 3.

Если бы у тебя было три сосуда. В каждом  три газа под разным давлением. Например в первом 9 атм кислоролда, во втором 3 атм азота, в третьем сосуде 6 атм гелия.

После соединения 3- сосудов получилось бы все поровну. Парциальное давление 9/3=3 ам кислорода в каждом сосуде, 3/3=1 атм парциального давления азота в о второмсосуде, 6/3=2 атм

парциального давления гелия в третьем сосуде.

Какое было бы среднее давление в системе в каждом сосуде?

3+1+2=6 атм в каждом сосуде.

ПРарциальные давленеия очень укжюны когда у вас скажем 50 разных газов. Надо быстро подсчитать какое же давление среднее, после открытия всех сосудов в системе.

А если сосуды разного объема?

Все это не выполняется, если есть химическая реакция газов. Происходит процесс детонации или говорят взрыва.

Например если бы был кислород и водород, или кислород и метан при определенных давлениях, то всегда был бы взрыв газов.

Поэтому на шахтах вентируют всегда воздух.Без вентиляции никто не работает. Смешиваясь с кислородом  водород или метан сразу взрываются от искры электрооборудования.

Иностранцы организуют терракты в России на шахтах и погибает много людей. Это экономисты называют конкуренцией на внешнем  рынке.


отредактировал(а) marsdmitri: 2022-06-27 21:27 GMT