ID: 00016590
Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 8 г водорода, а в правой — 28 г азота. Перегородка может пропускать молекулы водорода и является непроницаемой для молекул азота. Температура газов одинаковая и остаётся постоянной.
Выберите все верные утверждения о процессах установления равновесия в системе и о состояниях газов.
1) После установления равновесия в левой части сосуда будет находиться в 1,5 раза меньше молекул, чем в правой части.
2) Суммарная внутренняя энергия водорода остаётся неизменной.
3) В начальном состоянии концентрация водорода меньше, чем концентрация азота.
4) В процессе установления равновесия давление в правой части сосуда возрастает в 3 раза.
5) После установления равновесия внутренняя энергия газа в левой части сосуда уменьшилась в 3 раза.
Запишите цифры, под которыми указаны верные утверждения, в порядке возрастания.
Источник: ФИПИ
Переводим массы в моли. Водород H_2: 2 г/моль \to 8 г =4 моль. Азот N_2: 28 г/моль \to 28 г =1 моль. Половинки равного объёма, температура общая и постоянная. Водород свободно растекается на весь сосуд, азот заперт справа.
1) Молекулы после равновесия. 4 моль водорода поделятся поровну: по 2 моль в каждой половине. Слева — только водород, 2 моль. Справа — водород + азот: 2+1=3 моль. Слева в 3/2=1{,}5 раза меньше, чем справа. Верно.
2) Внутренняя энергия водорода. Водорода как было 4 моль, так и осталось, температура постоянна. Значит его суммарная внутренняя энергия U=\tfrac{i}{2}\nu RT не меняется. Верно.
3) Концентрация в начале. В начале слева 4 моль водорода в объёме V, справа 1 моль азота в таком же V. Концентрация водорода c_{H_2}=4/V больше, чем у азота c_{N_2}=1/V. Утверждение про «меньше» — неверно.
4) Давление справа. Сначала справа только азот — 1 моль. После равновесия там 3 моль (азот + пришедший водород). При тех же V и T давление p\sim N, значит оно выросло в 3 раза. Верно.
5) Внутренняя энергия слева. Слева было 4 моль водорода, стало 2 моль. При постоянной T энергия упала в 4/2=2 раза, а не в 3. Неверно.
Верны утверждения 1, 2 и 4.
Ответ: 124