Kaksi samantilavuista palloa on yhdistetty toisiinsa ohuella putkella (putken tilavuus voidaan jättää huomioimatta, pallot muuten suljettuja). Alussa molemmat pallot ovat samassa lämpötilassa 300 K ja sisältävät yhteensä 0,70 mol ideaalikaasua 1 bar paineessa. Toinen pallo upotetaan lämpöhauteeseen, jonka lämpötila on 400 K ja toinen pidetään edelleen 300 K lämpötilassa. Laske kaasun ainemäärä kummassakin pallossa sekä paine (mekaanisen) tasapainon asetuttua.
Alussa molempien pallojen parametrit ovat:
Sitten palloa B aletaan lämmittämään, jolloin parametrit muuttuvat.
Mekaanisen tasapainon asetuttua paine molemmassa pallossa on sama, mutta ainemäärät eri. Systeemin kokonaisainemäärä on kuitenkin sama kuin alkutilanteessa, joten
Kaavasta pV = nRT saadaan ratkaistua n, joten n = pV/RT. Sijoitetaan yhtälön oikeanpuoleinen osa yllä olevaan ainemäärien yhtälöön, mutta sitä ennen poistetaan vakioksi jäävät V ja R.
Sijoitetaan lukuarvot kaavaan, jolloin saadaan
Lasketaan palloissa olevat ainemäärät.
Pallossa B on täten 0,70 mol – 0,40 mol = 0,30 mol. Tämä käy järkeen, sillä lämpimämmillä molekyyleillä on enemmän liike-energiaa, joten ne aiheuttavat suuremman paineen astian seinämiin. Tässä tapauksessa molemmissa palloissa on kuitenkin sama paine, joten lämpimämmässä pallossa täytyy olla vähemmän molekyylejä, jotta ne aiheuttaisivat saman paineen astian B seinämiin kuin astiassa A olevat molekyylit astiaan A.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti