Условие

Городская олимпиада (3-й этап) 2021 10 класс № 2

В данной задаче рассматривается ряд процессов, (в т.ч. химических) с участием газов. Во всех частях задачи газы считать идеальными. Молярные теплоемкости газов при постоянном объеме считать не зависящими от температуры и равными ( - универсальная газовая постоянная):

одноатомного газа :

двухатомного газа ;

водяного пара .

При решении задачи можете пользоваться приближенной формулой

справедливой при

1. Введение

Два одинаковых теплоизолированных сосуда объема соединены трубкой с краном. В одном сосуде находится одноатомный газ при температуре и под давлением ; во втором - двухатомный газ при температуре и под давлением .

1.1 Какая температура установится в сосудах, если открыть кран.

1.2 Найдите относительное изменение давления газовой смеси , если газам сообщить малое количество теплоты .

2. Диссоциация газа

В сосуде находится один моль двухатомного газа при температуре . Газу сообщают небольшое количество теплоты .

2.1 На сколько повысится температура газа , если его химический состав в процессе нагрева не изменяется.

Теперь вам необходимо учесть, что при нагревании двухатомного газа может происходить его диссоциация – молекула распадается на два атома. Пусть диссоциация начинается при температуре (той, при которой находится газ). В небольшом диапазоне температур больших степень диссоциации зависит от температуры по линейному закону

где - известный постоянный коэффициент. Степенью диссоциации называется отношение числа двухатомных молекул, распавшихся на атомы, к начальному числу таких молекул. Для «развала» молекулы требуется дополнительная энергия (энергия диссоциации). Для данного газа молярная энергия диссоциации (энергия необходимая, чтобы разорвать один моль двухатомных молекул) равна .

2.2 Найдите изменение температуры одного моля двухатомного газа при сообщении ему некоторого количества теплоты при учете частичной диссоциации молекул.
Считайте, что .

2.3 Какая из величин или больше? Укажите причины возникновения различия между этими величинами.

3. Горение водорода.

В термоизолированном сосуде большого объема (чтоб его не разорвало) находится смесь, состоящая из одного моля кислорода и одного моля водорода, находящаяся при температуре . В сосуде происходит химическая реакции горения по схеме

Реакция идет до конца (пока имеются необходимые реагенты). В уравнении химической реакции - количество теплоты, которое выделяется, при использовании 1 моля кислорода.

3.1 Найдите, какая температура установится в сосуде после прекращения реакции.

3.2 Предположим (чисто гипотетически), что тепловой выход реакции . Что произойдет с температурой в этом случае, повысится или понизится? Кратко объясните почему.