Question
Un cylindre contient 0,020 m3 d'oxygne molculaire temprature 25C et pression de 15 atm. Quel serait le volume de ce gaz une pression d'une atmosphre
Un cylindre contient 0,020 m3 d'oxygne molculaire temprature 25C et pression de 15 atm. Quel serait le volume de ce gaz une pression d'une atmosphre ? Un patient respire cet oxygne l'aide d'un masque un taux de 0,0080 m3/minute pression atmosphrique. Aprs combien de temps le cylindre sera-t-il 'vide' i.e. sa pression sera 1 atm ?
Nous pouvons utiliser la loi des gaz parfaits pour rsoudre ce problme. La loi des gaz parfaits relie la pression (P), le volume (V), la temprature (T) et la quantit de matire (n) d'un gaz. La loi des gaz parfaits est donne par la formule suivante :
PV = nRT
o R est la constante des gaz parfaits et a une valeur de 8,31 J/(molK).
Tout d'abord, nous devons convertir le volume du cylindre en unit de mtre cube (m). Ainsi,
V = 0,020 m
Nous devons galement convertir la pression en unit de pascals (Pa), soit :
P = 15 atm * 101325 Pa/atm 1,52 x 10 Pa
La temprature doit galement tre convertie en Kelvin :
T = 25 C + 273,15 = 298,15 K
En utilisant ces valeurs, nous pouvons dterminer la quantit de matire n d'oxygne dans le cylindre :
n = PV / RT = (1,52 x 10 Pa) * (0,020 m) / (8,31 J/(molK) * 298,15 K) 1,16 mol
Maintenant, pour dterminer le volume d'oxygne une pression d'une atmosphre, nous pouvons utiliser la loi des gaz parfaits nouveau avec les nouvelles conditions.
P = 1 atm
V = ?
n = 1,16 mol
R = 8,31 J/(molK)
T = 25 C + 273,15 = 298,15 K
Ainsi,
V = nRT / P = (1,16 mol) * (8,31 J/(molK)) * (298,15 K) / (1 atm * 101325 Pa/atm) 0,0268 m
Le volume d'oxygne une pression d'une atmosphre serait d'environ 0,0268 m.
Ensuite, pour dterminer le temps que prendra le patient pour vider le cylindre, nous devons utiliser la relation entre le dbit volumique, le volume et le temps :
dbit volumique = V / t
o V est le changement de volume et t est le temps ncessaire pour effectuer le changement.
Nous savons que le dbit volumique est de 0,0080 m/minute. Le volume initial est de 0,020 m et le volume final est de 0,0268 m. Donc, le changement de volume est :
V = 0,0268 m - 0,020 m = 0,0068 m
En utilisant la formule ci-dessus, nous pouvons trouver le temps ncessaire pour effectuer ce changement :
t = V / dbit volumique = 0,0068 m / 0,0080 m/minute 0,85 minute
Donc, le temps ncessaire pour que le patient vide le cylindre est d'environ 0,85 minute, soit environ 51 secondes.
Dans un processus adiabatique, par quel facteur faut-il comprimer un gaz diatomique pour que sa temprature augmente de 20C 450C ?
Nous pouvons utiliser la relation entre la pression, le volume et la temprature pour rsoudre ce problme pour un gaz parfait diatomique dans un processus adiabatique, qui est donne par la loi de Laplace :
P * V^ = constante
o est le rapport des capacits thermiques pression constante et volume constant, qui pour un gaz diatomique est de 7/5, et la constante est dtermine par les conditions initiales.
Nous pouvons utiliser cette loi pour dterminer la relation entre la pression, le volume et la temprature du gaz avant et aprs la compression. Nous pouvons ensuite utiliser ces relations pour trouver le facteur de compression ncessaire pour augmenter la temprature du gaz de 20C 450C.
Soit P1, V1 et T1 les conditions initiales (avant la compression), et P2, V2 et T2 les conditions finales (aprs la compression). Nous savons que la compression est adiabatique, donc il n'y a pas d'change de chaleur avec l'extrieur, ce qui signifie que la constante de Laplace reste inchange :
P1 * V1^ = P2 * V2^ = constante
Nous pouvons galement utiliser la loi des gaz parfaits pour relier la pression, le volume et la temprature :
P * V = n * R * T
o n est la quantit de matire de gaz, R est la constante des gaz parfaits et T est la temprature en Kelvin.
En utilisant ces quations, nous pouvons crire :
P1 * V1 = n * R * T1
P2 * V2 = n * R * T2
En divisant ces deux quations, nous obtenons :
(P2/P1) * (V1/V2) = T2/T1
Nous pouvons utiliser cette relation pour trouver le facteur de compression ncessaire pour augmenter la temprature de 20C 450C :
(P2/P1) = (T2/T1) * (V2/V1)^(-)
Nous pouvons maintenant utiliser les donnes pour dterminer les facteurs de volume et de temprature :
V2/V1 = 1 (car le problme ne mentionne pas de changement de volume)
T2/T1 = (450C + 273,15 K)/(20C + 273,15 K) 1,54
En remplaant dans l'quation prcdente, nous avons :
(P2/P1) = 1,54^(-7/5) 0,43
Nous devons donc comprimer le gaz par un facteur d'environ 0,43 pour augmenter sa temprature de 20C 450C dans un processus adiabatique.
comment connaitre le sens d'une force sans calcul
Dans la vie quotidienne, il est souvent possible de dterminer le sens d'une force sans avoir faire de calculs complexes. Voici quelques astuces pour vous aider dterminer le sens d'une force :
- Observation de la situation : en observant la situation dans laquelle se trouve l'objet, vous pouvez souvent dduire le sens de la force applique. Par exemple, si vous poussez une porte, vous savez que la force que vous exercez est dans le sens de la pousse, tandis que si vous
French:
Un cylindre contient 0,020 m3 d'oxygne molculaire temprature 25C et pression de 15 atm. Quel serait le volume de ce gaz une pression d'une atmosphre ? Un patient respire cet oxygne l'aide d'un masque un taux de 0,0080 m3/minute pression atmosphrique. Aprs combien de temps le cylindre sera-t-il 'vide' i.e. sa pression sera 1 atm ?
English:
A cylinder contains 0.020 m3 of molecular oxygen at a temperature of 25C and a pressure of 15 atm. What would be the volume of this gas at a pressure of one atmosphere? A patient breathes this oxygen through a mask at a rate of 0.0080 m3/minute at atmospheric pressure. After how long will the cylinder be 'empty' i.e. its pressure will be 1 atm ?
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