«Недостаточно только получить знания; надо найти им приложение» И. Гёте
Объемная доля компонента в газовой смеси
- формулу для расчета объемной доли газа в смеси газов;
- решать задачи с использованием этой формулы
- 𝜑 - объёмная доля газа, %
- V – объём газа, (л,м 3 )
Производные от
Задача 1
Сосуд заполнили 25 мл кислорода и 125 мл азота . Вычислите объемные доли кислорода и азота в этой смеси.
Дано:
Решение:
V(O 2 )= 25 мл
1. Определим объем смеси
V(N 2 )= 125 мл
𝜑 (O 2 )=?
V(смеси) = V(O 2 ) + V(N 2 )= 25 + 125 = 150 мл
2. Определим объемную долю кислорода:
𝜑 (N 2 )=?
𝜑 (O 2 )=V(O 2 ):V(смеси)=25 : 150 = 0,167; (16,7%)
3. Определим объемную долю азота:
𝜑 (N 2 ) = V(N 2 ):V(смеси)=125 : 150 = 0,833; (83,3%)
Ответ: 𝜑 (O 2 )=16,7%; 𝜑 (N 2 )= 83,3%
Анализ атмосферы Венеры показал, что в 50 мл венерианского «воздуха» содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота. Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере планеты.
Дано:
Решение:
V (смеси) = 50 мл,
V (СО 2 ) = 48,5 мл,
V (N 2 ) = 1,5 мл.
𝜑 (СО 2 ) - ?,
𝜑 (N 2 ) -?
𝜑 (азота) = 100% – 𝜑 (СО 2 ) =
100% – 97% = 3%.
Ответ: 𝜑 (СО 2 ) = 97%,
𝜑 (N 2 ) = 3%.
100%
𝜑 - объёмная доля газа, %
V – объём газа, (л)
- 1 баллон содержит 40 л кислорода.
- Какой объём воздуха необходимо затратить на его производство?
V воздуха = = 190,4 л
- Состав воздуха в мл вдыхаемого выдыхаемого
У взрослого человека при спокойном дыхании за один вдох в легкие поступает около 500 мл воздуха (дыхательный объем). Рассчитайте объемы газов.
Подумайте, как наиболее наглядно представить ответ задачи.
1 В . вдыхаемые взрослым
человеком за один вдох
2в . в выдыхаемом воздухе за один выдох
- Человек начинает ощущать едкий запах сернистого газа (SO 2 ), если в 1000 л воздуха содержится 3,0 мг этого вещества.
- При вдыхании воздуха с таким содержанием вредного газа у человека начинается ларингит – воспаление слизистой оболочки гортани.
- Рассчитайте объемную долю сернистого газа в воздухе (плотность ρ (SO 2 ) = 2,86 г/л)
Решение:
1. Определим объем сернистого газа : = V *
V (SO 2 ) = = 0,003г : 2,86г/л = 0,001049л
2. Определим объемную долю 𝜑(SO 2 ) = = 0,001049л:1000л = 0,000001049 = 1,049 10 -5 ( 0,001049%)
Ответ: Объемная доля сернистого газа в воздухе 0,001049%.
𝜑 (SO 2 ) = 0,001049%
Дано:
V (возд.)=1000л
m (SO 2 ) = 3,0 мг
(SO 2 )=2,86 г/л
𝜑 (SO 2 )=?
При сгорании одной сигареты образуется 16,8 мг угарного газа. 20% этого газа остается в организме курильщика, 5 – в окурке, 25% разрушается при горении. Остальной угарный газ поступает в воздух. Определить, какое воздействие окажет на организм «пассивного курильщика» 1 сигарета (считаем, что сигарета сгорает за 5 мин, дыхательный объем – 500 мл, совершается 18 вдохов в минуту).
При времени воздействия на организм 4-6 часов и объемной доле угарного газа в атмосфере
0,02-0,03% = головная боль, головокружение, тошнота, нарушение координации движений.
более 5% = функциональные изменения сердечной и легочной деятельности.
10 −80% - наблюдаются головные боли, спазмы, респираторные нарушения, может наступить смерть.
1. 𝟂 (СО) в воздухе = 100-(20+5+25) = 50%
2. m СО в возд = 16,8 = 8,4 мг = 8,4 10 -3 г
3. n(CO) = = = 0,3 10 -3 моль
4. V(СО) = n = 0,3 10 -3 22,4 =6,72 10 -3 л
5. V(вдых. возд.) = 05 18 = 45л
6. 𝜑 (СО) = = 0 -3 или
(0,015%)
- Водолазы дышат кислородно - гелевой смесью.
- Если содержание кислорода во вдыхаемом воздухе
- при нормальном давлении меньше 18%, то наступает
- кислородное голодание, приводящее к внезапной
- потере сознания. Через два часа на глубине всего лишь 10-15 м при дыхании чистым кислородом могут наступить судороги. Поэтому на глубине 100 м во вдыхаемой смеси допускается не более
2-6 % кислорода.
- Весь остальной объем смеси занимает газ-разбавитель. В земной атмосфере таким газом служит азот. При нормальном давлении он инертен к нашему организму. При повышенном давлении (погружение водолаза на глубину 40-60 м) азот вызывает у человека «азотный наркоз», сопровождающийся беспорядочными телодвижениями, в последующем – потерей сознания.
- Хорошим разбавителем оказался инертный газ – гелий. Гелий безвреден для человека. Но у гелия есть недостатки: сжатый гелий делает человеческую речь неразборчивой, похожей на утиное кряканье, также из-за высокой теплопроводности при резких движениях водолазов под водой может вызвать переохлаждение тела.
Последствия недостатка кислорода в воздухе
Объемная доля кислорода в воздухе, %
симптомы
Более 18
Граница безопасного уровня
12 - 16
Учащение пульса и дыхания, головная боль, рассеянное внимание
9 - 12
Ухудшение мыслительных способностей, тошнота, повышенная температура тела
Менее 9
Галлюцинации, потеря сознания
- Определить газы, из которых состоит атмосфера Урана, и объемы этих газов в 100л «воздуха» Урана.