تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Gas Mixture Condensation
المؤلف:
Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
المصدر:
A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
الجزء والصفحة:
part 2 , p 30
29-8-2016
1092
Gas Mixture Condensation
A mixture of mN = 100 g of nitrogen and some oxygen is isothermally compressed at T = 77.4 K. The result of this experiment is plotted as the pressure dependence of the mixture versus volume in arbitrary units (see Figure 1.1). Find the mass of oxygen and the oxygen saturation vapor pressure at this temperature.
Figure 1.1
Hint: T = 77.4 K is the boiling temperature of liquid nitrogen at atmospheric pressure. Oxygen boils at a higher temperature.
SOLUTION
Consider three parts of the plot (see Figure 1.2). At V > V2 there is a regular gas mixture (no condensation). At V1 < V < V2, one of the gases is condensing; let us assume for now it is oxygen (it happens to be true). At V < V1 they are both condensing, and there is no pressure change. Let us write
(1)
(2)
Here PN is the partial nitrogen pressure at (V2, P2), PO is the saturation vapor pressure of oxygen, and PA is the saturated vapor pressure of nitrogen (1 atm) at T = 77.4 K. Between V2 and V1, nitrogen is a gas, and since the temperature is constant,
(3)
Using (3) and dividing (1) by (2), we have
(4)
yielding
Figure 1.2
Had we assumed that oxygen is condensing at (V1, P1) we would get This contradicts the fact that oxygen boils at a higher temperature. The saturated vapor pressure at T = 77.4 K should be less than PA. To find the oxygen mass, we use the ideal gas law at (V2, P2) where the oxygen is just starting to condense (i.e., its pressure is PO and it is all gas). So
(5)
where μO is the oxygen molar mass. For nitrogen a similar equation can be written for (V1, P1):
(6)
where μN is the molar mass of nitrogen. Dividing (5) by (6), we obtain