Æfingar

Hvers vegna eru beittir hnífar áhrifaríkari en bitlausir hnífar? (Vísbending: Hugsaðu um skilgreininguna á þrýstingi.)

Hvers vegna hafa sumar litlar brýr þyngdartakmarkanir sem ráðast af því hversu mörg hjól eða marga ása ökutækið sem fer yfir hefur?

Hvers vegna ættir þú að velta þér eða skríða á maganum frekar en að ganga yfir tjörn með þunnum ís?

Dæmigerður loftþrýstingur í Redding í Kaliforníu er um 750 mm Hg. Reiknaðu þennan þrýsting í atm og kPa.

Dæmigerður loftþrýstingur í Denver í Colorado er 615 mm Hg. Hver er þessi þrýstingur í atm og kílópaskölum?

Dæmigerður loftþrýstingur í Kansas City er 740 torr. Hver er þessi þrýstingur í atm, í millimetrum kvikasilfurs og í kílópaskölum?

Dekkjaþrýstingsmælir sýnir 2,20 bar. Hver er samsvarandi þrýstingur í kílópaskölum?

Við lendingu Viking-geimfaranna á Mars mældist loftþrýstingurinn að meðaltali um 6,50 millibör (1 bar = 0,987 atm). Hver er sá þrýstingur í torr og kPa?

Loftþrýstingurinn á yfirborði reikistjörnunnar Venusar er um 88,8 atm. Berðu þrýstinginn í kílópaskölum saman við venjulegan loftþrýsting á jörðinni við sjávarmál, einnig í kílópaskölum.

Vörulisti fyrir rannsóknarstofur í læknisfræði tilgreinir þrýsting í gaskút sem 14,82 MPa. Hver er þrýstingur þessa gass í loftþyngdum og torr?

Skoðaðu þessa atburðarás og svaraðu eftirfarandi spurningum: Veðurathugun við strönd sýndi loftþrýstinginn 1013,9 mbar við sjávarmál.

(a) Hver var þrýstingurinn í kPa?

(b) Við venjulegar aðstæður er loftþrýstingur við strönd um 101,6 kPa. Í öflugum fellibyl getur hann fallið niður í um 94,8 kPa. Reiknaðu þrýstingsfallið í kPa.

Hvers vegna er nauðsynlegt að nota órokgjarnan vökva í loftvog eða þrýstimæli?

Þrýstingur gassýnis er mældur við sjávarmál með lokuðum þrýstimæli. Vökvinn í þrýstimælinum er kvikasilfur. Ákvarðaðu þrýsting gassins í:

(a) torr

(b) Pa

(c) bar

Þrýstingur gassýnis er mældur með opnum kvikasilfursþrýstimæli. Loftþrýstingurinn er 101,325 kPa og kvikasilfrið stendur 15,2 cm hærra gasmegin en í opna arminum. Ákvarðaðu þrýsting gassins í:

(a) kPa

(b) Pa

(c) bar

Þrýstingur gassýnis er mældur við sjávarmál með opnum kvikasilfursþrýstimæli. Ef gert er ráð fyrir að loftþrýstingur sé 760,0 mm Hg, ákvarðaðu þá þrýsting gassins í:

(a) mm Hg

(b) atm

(c) kPa

Þrýstingur gassýnis er mældur við sjávarmál með opnum kvikasilfursþrýstimæli. Ef gert er ráð fyrir að loftþrýstingur sé 760 mm Hg, ákvarðaðu þá þrýsting gassins í:

(a) mm Hg

(b) atm

(c) kPa

Hvernig myndi notkun rokgjarns vökva hafa áhrif á mælingu gass þegar notaðir eru opnir þrýstimælar annars vegar og lokaðir þrýstimælar hins vegar?

Stundum getur það valdið sprungnu dekki ef reiðhjól er skilið eftir í sólinni á heitum degi. Hvers vegna?

Útskýrðu hvernig rúmmál loftbólnanna sem kafari andar frá sér (mynd 9.16) breytist þegar þær stíga upp á yfirborðið, að því gefnu að þær haldist heilar.

Ein leið til að setja fram lögmál Boyles er: „Að öðru jöfnu er þrýstingur gass í öfugu hlutfalli við rúmmál þess.“ (a) Hver er merking hugtaksins „í öfugu hlutfalli“? (b) Hvað er þetta „annað“ sem þarf að vera jafnt?

Önnur leið til að setja fram lögmál Avogadros er: „Að öðru jöfnu er fjöldi sameinda í gasi í beinu hlutfalli við rúmmál gassins.“ (a) Hver er merking hugtaksins „í beinu hlutfalli“? (b) Hvað er þetta „annað“ sem þarf að vera jafnt?

Hvernig myndi línuritið á mynd 9.12 breytast ef mólfjöldi gassins í sýninu sem notað var til að ákvarða ferilinn væri tvöfaldaður?

Hvernig myndi línuritið á mynd 9.13 breytast ef mólfjöldi gassins í sýninu sem notað var til að ákvarða ferilinn væri tvöfaldaður?

Til viðbótar við þau gögn sem finna má á mynd 9.13, hvaða aðrar upplýsingar þurfum við til að finna massa loftsýnisins sem notað var til að ákvarða línuritið?

Ákvarðaðu rúmmál 1 mól af CH₄ gasi við 150 K og 1 atm með því að nota mynd 9.12.

Ákvarðaðu þrýsting gassins í sprautunni sem sýnd er á mynd 9.13 þegar rúmmál þess er 12,5 mL, með því að nota:

(a) viðeigandi línurit

(b) lögmál Boyles

Úðabrúsi er notaður þar til hann er tómur að undanskildu drifgasinu, sem hefur þrýstinginn 1344 torr við 23 °C. Ef brúsanum er kastað í eld (T = 475 °C), hver verður þá þrýstingurinn í heitum brúsanum?

Hvert er hitastig 11,2 L sýnis af kolmónoxíði, CO, við 744 torr ef það tekur 13,3 L að rúmmáli við 55 °C og 744 torr?

Vetni með rúmmálið 2,50 L, mælt við –196 °C, er hitað upp í 100 °C. Reiknaðu rúmmál gassins við hærra hitastigið, að því gefnu að þrýstingur haldist óbreyttur.

Blaðra sem blásin er upp með þremur andardráttum af lofti hefur rúmmálið 1,7 L. Hvert er rúmmál blöðrunnar við sama hitastig og þrýsting ef fimm jafnstórum andardráttum er bætt við hana?

Veðurblaðra inniheldur 8,80 mól af helíumi við 0,992 atm þrýsting og 25 °C hitastig við yfirborð jarðar. Hvert er rúmmál blöðrunnar við þessar aðstæður?

Rúmmál loftpúða í bíl var 66,8 L þegar hann var blásinn upp við 25 °C með 77,8 g af köfnunarefnisgasi. Hver var þrýstingurinn í púðanum í kPa?

Hversu mörg mól af bórþríflúoríðgasi, BF₃, eru í 4,3410 L peru við 788,0 K ef þrýstingurinn er 1,220 atm? Hversu mörg grömm af BF₃?

Joð, I₂, er fast efni við stofuhita en þurrgufar (breytist úr föstu efni í gas) þegar það er hitað. Hvert er hitastigið í 73,3 mL peru sem inniheldur 0,292 g af I₂ gufu við 0,462 atm þrýsting?

Hversu mörg grömm af gasi eru til staðar í hverju af eftirfarandi tilvikum?

(a) 0,100 L af CO₂ við 307 torr og 26 °C

(b) 8,75 L af C₂H₄ við 378,3 kPa og 483 K

(c) 221 mL af Ar við 0,23 torr og –54 °C

Háloftsblaðra er fyllt með $1.41\times {10}^4$ L af vetni við 21 °C hitastig og 745 torr þrýsting. Hvert er rúmmál blöðrunnar í 20 km hæð, þar sem hitastigið er –48 °C og þrýstingurinn er 63,1 torr?

Kútur með læknasúrefni hefur rúmmálið 35,4 L og inniheldur O₂ við 151 atm þrýsting og 25 °C hitastig. Hvaða rúmmáli af O₂ samsvarar þetta við eðlilegar líkamsaðstæður, það er að segja við 1 atm og 37 °C?

Stór köfunarkútur (mynd 9.16) með rúmmálið 18 L þolir allt að 220 bar þrýsting. Kúturinn er fylltur við 20 °C og inniheldur nægt loft til að veita kafara 1860 L af lofti við 2,37 atm þrýsting (um 14 metra dýpi). Var kúturinn fylltur til fulls við 20 °C?

20,0 L gaskútur sem inniheldur 11,34 kg af bútani, C₄H₁₀, er opnaður út í andrúmsloftið. Reiknaðu massa gassins sem yrði eftir í kútnum ef hann væri opnaður og gasið slyppi út þar til þrýstingurinn í kútnum yrði jafn loftþrýstingi, 0,983 atm, við hitastigið 27 °C.

Í hvíld neytir meðalkarlmaður sem er 70 kg að massa um 14 L af hreinu O₂ á klukkustund við 25 °C og 100 kPa. Hversu mörg mól af O₂ neytir 70 kg maður sem hvílist í 1,0 klst.?

Fyrir tiltekið magn af gasi sem sýnir kjörhegðun, teiknaðu merkt línurit af:

(a) breytingu á P miðað við V

(b) breytingu á V miðað við T

(c) breytingu á P miðað við T

(d) breytingu á $\frac{1}{P}$ miðað við V

Einn lítri af metangasi, CH₄, við staðalaðstæður (STP) inniheldur fleiri vetnisfrumeindir en einn lítri af hreinu vetnisgasi, H₂, við STP. Notaðu lögmál Avogadros sem grunn til að útskýra hvers vegna.

Áhrif klórflúorkolefna (eins og CCl₂F₂) á eyðingu ósonlagsins eru vel þekkt. Notkun staðgengilsefna, eins og CH₃CH₂F(g), í stað klórflúorkolefna hefur að miklu leyti leyst vandamálið. Reiknaðu rúmmálið sem 10,0 g af hvoru þessara efnasambanda taka við staðalaðstæður (STP):

(a) CCl₂F₂(g)

(b) CH₃CH₂F(g)

Þegar 1 g af geislavirka frumefninu radíni hrörnar á einu ári, myndast $1.16\times {10}^{18}$ alfaeindir (helíumkjarnar). Hver alfaeind verður að frumeind í helíumgasi. Hver er þrýstingur helíumgassins, mældur í paskölum, ef það tekur 125 mL rúmmál við 25 °C?

Blaðra með rúmmálið 100,21 L við 21 °C og 0,981 atm er látin laus og sleppur rétt svo yfir tind Crumpit-fjalls í Bresku Kólumbíu. Ef endanlegt rúmmál blöðrunnar er 144,53 L við hitastigið 5,24 °C, hver er þrýstingurinn sem blaðran verður fyrir þegar hún fer yfir Crumpit-fjall?

Ef hitastig ákveðins magns af gasi er tvöfaldað við fast rúmmál, hvað verður um þrýstinginn?

Ef rúmmál ákveðins magns af gasi er þrefaldað við fast hitastig, hvað verður um þrýstinginn?

Hver er eðlismassi hláturgass, díniturmónoxíðs, N₂O, við hitastigið 325 K og þrýstinginn 113,0 kPa?

Reiknaðu eðlismassa freons 12, CF₂Cl₂, við 30,0 °C og 0,954 atm.

Hvort hefur meiri eðlismassa við sama hitastig og þrýsting, þurrt loft eða loft mettað vatnsgufu? Útskýrðu.

Kútur með O₂(g) sem sjúklingar með lungnaþembu nota til öndunar hefur rúmmálið 3,00 L við þrýstinginn 10,0 atm. Ef hitastig kútsins er 28,0 °C, hver er massi súrefnisins í kútnum?

Hver er mólmassi gass ef 0,0494 g af gasinu taka rúmmálið 0,100 L við hitastigið 26 °C og þrýstinginn 307 torr?

Hver er mólmassi gass ef 0,281 g af gasinu taka rúmmálið 125 mL við hitastigið 126 °C og þrýstinginn 777 torr?

Hvernig gætir þú sýnt fram á það með tilraun að sameindaformúla própens sé C₃H₆, en ekki CH₂?

Eðlismassi tiltekins flúoríðs af fosfór á gasformi er 3,93 g/L við staðalaðstæður (STP). Reiknaðu mólmassa þessa flúoríðs og ákvarðaðu sameindaformúlu þess.

Hugleiddu þessa spurningu: Hver er sameindaformúla efnasambands sem inniheldur 39% C, 45% N og 16% H ef 0,157 g af efnasambandinu tekur 125 mL að rúmmáli við 99,5 kPa þrýsting og 22 °C hita?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

36,0 L gaskútur, sem notaður er til að stilla blóðgasgreina á rannsóknarstofum, inniheldur 350 g af CO₂, 805 g af O₂ og 4.880 g af N₂. Hver er þrýstingurinn í kútnum í atm við 25 °C?

Kútur með gasblöndu, sem notuð er til að stilla blóðgasgreina á rannsóknarstofum, inniheldur 5,0% CO₂, 12,0% O₂ og afganginn N₂ við 146 atm heildarþrýsting. Hver er hlutþrýstingur hvers efnis í gasinu? (Uppgefnar prósentur sýna hlutfall heildarþrýstings sem stafar af hverju efni.)

Gassýni sem einangrað var úr óunninni jarðolíu inniheldur 90,0% CH₄, 8,9% C₂H₆ og 1,1% C₃H₈ við 307,2 kPa heildarþrýsting. Hver er hlutþrýstingur hvers efnis í gasinu? (Uppgefnar prósentur sýna hlutfall heildarþrýstings sem stafar af hverju efni.)

Blanda af 0,200 g af H₂, 1,00 g af N₂ og 0,820 g af Ar er geymd í lokuðu íláti við staðalaðstæður (STP). Finndu rúmmál ílátsins og gerðu ráð fyrir að lofttegundirnar hagi sér eins og kjörgas.

Flestar blöndur vetnisgass og súrefnisgass eru sprengifimar. Blanda sem inniheldur minna en 3,0 % O₂ er það þó ekki. Ef nægu O₂ er bætt við kút með H₂ við 33,2 atm þannig að heildarþrýstingurinn verði 34,5 atm, er blandan þá sprengifim?

Kvikasilfursgufumælir á almennum markaði getur greint styrk loftkenndra kvikasilfursfrumeinda (sem eru eitraðar) í lofti allt niður í $2\times {10}^{\mathrm{-6}}$ mg/L af lofti. Hver er hlutþrýstingur kvikasilfursgufunnar við þennan styrk ef loftþrýstingurinn er 733 torr við 26 °C?

Sýni af kolmónoxíði var safnað yfir vatni við 756 torr heildarþrýsting og 18 °C hita. Hver er þrýstingur kolmónoxíðsins? (Sjá töflu 9.2 fyrir gufuþrýsting vatns.)

Í tilraun á rannsóknarstofu í almennri efnafræði safnaði nemandi gassýni yfir vatni. Rúmmál gassins var 265 mL við 753 torr þrýsting og 27 °C hita. Massi gassins var 0,472 g. Hver var mólmassi gassins?

$\text{Joseph}\text{Priestley}\text{framleiddi}\text{fyrstur}\text{hreint}\text{súrefni}\text{með}\text{því}\text{að}\text{hita}\text{kvikasilfuroxíð,}\text{HgO:}\text{2}\mathrm{Hg}\mathrm{O}\text{(s)}⟶\text{2}\mathrm{Hg}\text{(l)}+{\mathrm{O}}_2(\text{g})$

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu: Hvaða rúmmál af O₂ við 23 °C og 0,975 atm myndast við niðurbrot á 5,36 g af HgO?

(b) Svaraðu spurningunni.

$\text{Cavendish}\text{framleiddi}\text{vetni}\text{árið}\text{1766}\text{með}\text{þeirri}\text{nýstárlegu}\text{aðferð}\text{að}\text{leiða}\text{gufu}\text{gegnum}\text{rauðglóandi}\text{byssuhlaup:}\text{4}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\text{(g)}+\text{3}\mathrm{Fe}\text{(s)}⟶{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4\text{(s)}+\text{4}{\mathrm{H}}_2\text{(g)}$

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu: Hvaða rúmmál af H₂ við 745 torr þrýsting og 20 °C hitastig er hægt að framleiða með hvarfi 15,0 g af H₂O?

(b) Svaraðu spurningunni.

$\text{Hægt}\text{er}\text{að}\text{endurvinna}\text{klórflúorkolefnið}\mathrm{C}{\mathrm{Cl}}_2{\mathrm{F}}_2\text{í}\text{annað}\text{efnasamband}\text{með}\text{því}\text{að}\text{láta}\text{það}\text{hvarfast}\text{við}\text{vetni}\text{til}\text{að}\text{mynda}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2{\mathrm{F}}_2\text{(g),}\text{sem}\text{er}\text{gagnlegt}\text{efnasamband}\text{í}\text{efnaframleiðslu:}\mathrm{C}{\mathrm{Cl}}_2{\mathrm{F}}_2\text{(g)}+\text{4}{\mathrm{H}}_2\text{(g)}⟶\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2{\mathrm{F}}_2\text{(g)}+\text{2}\mathrm{H}\mathrm{Cl}(\text{g})$

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu: Hvaða rúmmál af vetni við 225 atm og 35,5 °C þyrfti til að hvarfast við 1 tonn ($1.000\times {10}^3$ kg) af CCl₂F₂?

(b) Svaraðu spurningunni.

Loftpúðar í bílum eru blásnir upp með köfnunarefnisgasi sem myndast við niðurbrot á föstu natríumazíði (NaN₃). Hitt myndefnið er natríummálmur. Reiknaðu rúmmál köfnunarefnisgass við 27 °C og 756 torr sem myndast við niðurbrot á 125 g af natríumazíði.

Kalk, CaO, er framleitt með því að hita kalsíumkarbónat, CaCO₃; koldíoxíð er hitt myndefnið.

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu: Hvaða rúmmál af koldíoxíði við 875 K og 0,966 atm myndast við niðurbrot á 1 tonni ($1.000\times {10}^3$ kg) af kalsíumkarbónati?

(b) Svaraðu spurningunni.

Áður en litlar rafhlöður komu til sögunnar voru karbíðlampar notaðir sem reiðhjólaljós. Asetýlengas, C₂H₂, og fast kalsíumhýdroxíð mynduðust við hvarf kalsíumkarbíðs, CaC₂, við vatn. Bruni asetýlengassins framkallaði ljósið. Nú til dags nota sumir hellakönnuðir sams konar lampa og kalsíumkarbíð er notað til að framleiða asetýlen fyrir karbíðbyssur.

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu: Hvaða rúmmál af C₂H₂ við 1,005 atm og 12,2 °C myndast við hvarf 15,48 g af CaC₂ við vatn?

(b) Svaraðu spurningunni.

Reiknaðu rúmmál súrefnis sem þarf til að brenna 12,00 L af etangasi, C₂H₆, til að mynda koldíoxíð og vatn, ef rúmmál C₂H₆ og O₂ eru mæld við sömu hita- og þrýstiskilyrði.

Hvaða rúmmál af O₂ við staðalaðstæður (STP) þarf til að oxa 8,0 L af NO við staðalaðstæður í NO₂? Hvaða rúmmál af NO₂ myndast við staðalaðstæður?

Skoðaðu eftirfarandi spurningar:

(a) Hvert er heildarrúmmál CO₂(g) og H₂O(g) við 600 °C og 0,888 atm sem myndast við bruna á 1,00 L af C₂H₆ (g) mælt við staðalaðstæður (STP)?

(b) Hver er hlutþrýstingur H₂O í myndefnagösunum?

Metanól,CH3OH,erframleittíiðnaðimeðeftirfarandiefnahvarfi:$\mathrm{C}\mathrm{O}(\text{g})+2{\mathrm{H}}_2(\text{g})\stackrel{\text{koparhvati 300 °C, 300 atm}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{O}\mathrm{H}(\text{g})$

Ef gert er ráð fyrir að lofttegundirnar hagi sér eins og kjörgas, finndu hlutfallið milli heildarrúmmáls hvarfefnanna og lokarúmmálsins.

Hvaða rúmmál af súrefni við 423,0 K og 127,4 kPa þrýsting myndast við sundrun á 129,7 g af BaO₂ í BaO og O₂?

2,50 L sýni af litlausri lofttegund við staðalaðstæður (STP) sundraðist og myndaði 2,50 L af N₂ og 1,25 L af O₂ við staðalaðstæður. Hvaða litlausa lofttegund er þetta?

$\text{Etanól,}\text{C₂H₅OH,}\text{er}\text{framleitt}\text{í}\text{iðnaði}\text{úr}\text{etýleni,}\text{C₂H₄,}\text{með}\text{eftirfarandi}\text{hvarfaröð:}\text{3}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4⟶{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+{({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5)}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+{({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5)}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\text{3}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶\text{3}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$

Hvaða rúmmál af etýleni við staðalaðstæður (STP) þarf til að framleiða 1,000 tonn (1000 kg) af etanóli ef heildarnýtni etanóls er 90,1%?

Ein sameind af blóðrauða sameinast fjórum sameindum af súrefni. Ef 1,0 g af blóðrauða sameinast 1,53 mL af súrefni við líkamshita (37 °C) og þrýstinginn 743 torr, hver er þá mólmassi blóðrauðans?

Sýni af efnasambandi xenons og flúors var lokað inni í glerkúlu við þrýstinginn 18 torr. Vetni var bætt í kúluna þar til þrýstingurinn varð 72 torr. Þegar rafneista var hleypt í gegnum blönduna mynduðust Xe og HF. Eftir að HF hafði verið fjarlægt með hvarfi við fast KOH var lokaþrýstingur xenons og óhvarfaðs vetnis í glerkúlunni 36 torr. Hver er reynsluformúla xenonflúoríðsins í upprunalega sýninu? (Athugið: Xenonflúoríð innihalda aðeins eina xenonfrumeind í hverri sameind.)

Ein aðferð til að greina amínósýrur er van Slyke-aðferðin. Einkennandi amínóhópum (−NH2) í próteinefnum er leyft að hvarfast við saltpéturssýrling, HNO2, til að mynda N2-gas. Út frá rúmmáli gassins er hægt að ákvarða magn amínósýrunnar. Lífsýni sem vó 0,0604 g og innihélt glýsín, CH2(NH2)COOH, var greint með van Slyke-aðferðinni og gaf af sér 3,70 mL af N2 sem safnað var yfir vatni við þrýstinginn 735 torr og 29 °C. Hvert var prósentuhlutfall glýsíns í sýninu? $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_2)\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2⟶\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2(\mathrm{O}\mathrm{H})\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\mathrm{H}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{N}}_2$

Það tekur blöðru fyllta af helíumgasi 6 klukkustundir að hjaðna niður í 50% af upprunalegu rúmmáli sínu. Hversu langan tíma mun það taka fyrir sams konar blöðru, fyllta af sama rúmmáli af vetnisgasi (í stað helíums), að minnka rúmmál sitt um 50%?

Útskýrðu hvers vegna fjöldi sameinda er ekki sá sami í vinstri og hægri glerkúlunum sem sýndar eru á miðmyndinni á mynd 9.27.

Byrjaðu á skilgreiningunni á útflæðishraða og niðurstöðu Grahams um samband hraða og mólmassa, og sýndu hvernig hægt er að leiða út jöfnu Grahamslögmálsins sem tengir hlutfallslegan útflæðishraða tveggja lofttegunda við sameindamassa þeirra.

Þungavatn, D₂O (mólmassi = 20,03 g mol⁻¹), er hægt að aðskilja frá venjulegu vatni, H₂O (mólmassi = 18,01), vegna mismunar á hlutfallslegum sveimhraða sameindanna í gasfasa. Reiknaðu hlutfallslegan sveimhraða H₂O og D₂O.

Hvaða af eftirfarandi lofttegundum sveima hægar en súrefni? F₂, Ne, N₂O, C₂H₂, NO, Cl₂, H₂S

Í umfjölluninni um gassveim til auðgunar úrans var því haldið fram að ²³⁵UF₆ sveimi 0,4% hraðar en ²³⁸UF₆. Sýndu útreikninginn sem styður þetta gildi. Mólmassi ²³⁵UF₆ = 235,043930 + 6 $\times \text{⁠}$ 18,998403 = 349,034348 g/mol, og mólmassi ²³⁸UF₆ = 238,050788 + 6 $\times \text{⁠}$ 18,998403 = 352,041206 g/mol.

Reiknaðu hlutfallslegan sveimhraða ¹H₂ (mólmassi 2,0 g/mol) í samanburði við ²H₂ (mólmassi 4,0 g/mol) og hlutfallslegan sveimhraða O₂ (mólmassi 32 g/mol) í samanburði við O₃ (mólmassi 48 g/mol).

Óþekkt gas sveimar með hraðanum 83,3 mL/s í sveimbúnaði þar sem koldíoxíð sveimar með hraðanum 102 mL/s. Reiknaðu sameindamassa óþekkta gassins.

Þegar tveimur bómullartöppum, öðrum vættum með ammoníaki og hinum með saltsýru, er stungið samtímis í sitt hvorn enda glerrörs sem er 87,0 cm á lengd, myndast hvítur hringur úr NH₄Cl þar sem ammoníakgas (NH₃) og vetnisklóríðgas (HCl) mætast fyrst. $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3(\text{g})+\mathrm{H}\mathrm{Cl}(\text{g})⟶\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{Cl}(\text{s})$ Í um það bil hvaða fjarlægð frá ammoníaksvætta tappanum gerist þetta? (Ábending: Reiknaðu sveimhraða bæði NH₃ og HCl og finndu hversu miklu hraðar NH₃ sveimar en HCl.)

Notaðu forsendur kvikfræði sameinda til að útskýra hvers vegna gas fyllir jafnt út í ílát af hvaða lögun sem er.

Getur hraði tiltekinnar sameindar í gasi tvöfaldast við fast hitastig? Útskýrðu svarið.

Lýstu því hvað verður um meðalhreyfiorku sameinda í kjörgasi þegar aðstæðum er breytt á eftirfarandi hátt:

(a) Þrýstingur gassins er aukinn með því að minnka rúmmálið við fast hitastig.

(b) Þrýstingur gassins er aukinn með því að hækka hitastigið við fast rúmmál.

(c) Meðalhraði sameindanna er tvöfaldaður.

Dreifing sameindahraða í helíumsýni er sýnd á mynd 9.34. Ef sýnið er kælt, mun hraðadreifingin líkjast meira dreifingu H₂ eða H₂O? Útskýrðu svarið.

Hvert er hlutfallið milli meðalhreyfiorku SO₂ sameindar og O₂ sameindar í blöndu tveggja lofttegunda? Hvert er hlutfall ferningsmeðaltalshraða, u_rms, lofttegundanna tveggja?

1 L sýni af CO, sem í upphafi er við staðalaðstæður (STP), er hitað upp í 546 K og rúmmál þess aukið í 2 L.

(a) Hvaða áhrif hafa þessar breytingar á þrýstinginn sem gasið beitir?

(b) Hver eru áhrifin á meðalhreyfiorku sameindanna?

(c) Hver eru áhrifin á ferningsmeðaltalshraða sameindanna?

Ferningsmeðaltalshraði H₂ sameinda við 25 °C er um það bil 1,6 km/s. Hver er ferningsmeðaltalshraði N₂ sameindar við 25 °C?

Svaraðu eftirfarandi spurningum:

(a) Er þrýstingur gassins í loftbelgnum, sem sýndur er í upphafi þessa kafla, meiri en, minni en eða jafn og þrýstingur andrúmsloftsins fyrir utan belginn?

(b) Er eðlismassi gassins í loftbelgnum, sem sýndur er í upphafi þessa kafla, meiri en, minni en eða jafn og eðlismassi andrúmsloftsins fyrir utan belginn?

(c) Við 1 atm þrýsting og 20 °C hitastig hefur þurrt loft eðlismassann 1,2256 g/L. Hver er (meðal)mólmassi þurrs lofts?

(d) Meðalhitastig gassins í loftbelg er 55,0 °C. Reiknaðu eðlismassa þess og gerðu ráð fyrir að mólmassinn sé jafn mólmassa þurrs lofts.

(e) Lyftigeta loftbelgs er jöfn mismuninum á massa kalda loftsins sem belgurinn ryður frá sér og massa gassins inni í belgnum. Hver er mismunurinn á massa 1,00 L af kalda loftinu í lið (c) og heita loftinu í lið (d)?

(f) Meðalloftbelgur hefur þvermálið um 18 m og rúmmálið $3.1\times {10}^3$ m³. Hver er lyftigeta slíks loftbelgs? Ef massi belgsins og búnaðar hans er 230 kg, hver er þá burðargeta hans fyrir farþega og farm?

(g) Loftbelgur ber 150 L af fljótandi própani (eðlismassi 0,5005 kg/L). Hvaða rúmmál af CO₂-gasi og H₂O-gasi myndast við bruna þessa própans við staðalaðstæður (STP)?

(h) Flug loftbelgs getur varað í um það bil 90 mínútur. Ef allt eldsneytið brennur á þessum tíma, hver er þá áætlaður hraði varmataps (í kJ/min) úr heita loftinu í belgnum á meðan á fluginu stendur?

Sýndu fram á að hlutfallið milli sveimhraða gass 1 og sveimhraða gass 2, $\frac{R_1}{R_2}$, sé það sama við 0 °C og 100 °C.

Hér á eftir fylgja línurit sem sýna hegðun nokkurra mismunandi lofttegunda. Hvaða lofttegundir sýna hegðun sem er verulega frábrugðin því sem búast mætti við af kjörgösum?

Útskýrðu hvers vegna línurit af PV fyrir CO₂ er frábrugðið línuriti fyrir kjörgas.

Við hvaða af eftirfarandi skilyrðum hegðar raungas sér mest eins og kjörgas og við hvaða skilyrði má búast við að raungas víki frá kjörgashegðun? Útskýrðu.

(a) hár þrýstingur, lítið rúmmál

(b) hátt hitastig, lágur þrýstingur

(c) lágt hitastig, hár þrýstingur

Lýstu þeim þáttum sem valda því að hegðun raungasa víkur frá hegðun kjörgass.

kjörgass.

Fyrir hverja af eftirfarandi lofttegundum ætti leiðrétting vegna rúmmáls sameinda að vera stærst:

CO, CO₂, H₂, He, NH₃, SF₆?

0,245 L flaska inniheldur 0,467 mól af CO₂ við 159 °C. Reiknaðu þrýstinginn:

(a) með því að nota kjörgaslögmálið

(b) með því að nota van der Waals-jöfnuna

(c) Útskýrðu ástæðuna fyrir muninum.

(d) Tilgreindu hvor leiðréttingin (fyrir P eða V) er ráðandi og hvers vegna.

Svaraðu eftirfarandi spurningum:

(a) Ef XX hegðaði sér eins og kjörgas, hvernig liti línurit af Z á móti P þá út?

(b) Í stærstum hluta þessa kafla gerðum við útreikninga með því að líta á lofttegundirnar sem kjörgös. Var það réttlætanlegt?

(c) Hvaða áhrif hefur rúmmál gassameinda á Z? Við hvaða aðstæður eru þessi áhrif lítil? Hvenær eru þau mikil? Útskýrðu með viðeigandi skýringarmynd.

(d) Hvaða áhrif hafa aðdráttarkraftar milli sameinda á gildi Z? Við hvaða aðstæður eru þessi áhrif lítil? Hvenær eru þau mikil? Útskýrðu með viðeigandi skýringarmynd.

(e) Almennt séð, við hvaða hitastigsskilyrði mætti búast við að Z sýni mestu frávikin frá Z fyrir kjörgas?