QUIZ DI "GAS E PROPRIETA' COLLIGATIVE" - REGIONALI CATEGORIA B

Per calcolare la concentrazione di CO in ppm (parti per milione in volume) a partire dalla concentrazione fornita in mg/m³, dobbiamo seguire alcuni passaggi.

1. Calcolo delle moli di CO/m³: Utilizziamo la massa fornita e la massa molare del monossido di carbonio (CO) per calcolare le moli di CO presenti in un metro cubo di aria.

La massa molare di CO è approssimativamente 12 g/mol (carbonio) + 16 g/mol (ossigeno) = 28 g/mol.

Moli di CO/m³ = Concentrazione di CO (mg/m³) / Massa molare di CO = 15 mg/m³ / 28 g/mol = 0,536 mmol/m³

2. Calcolo delle moli di aria in 1 m³: Utilizziamo l'equazione dei gas ideali per calcolare le moli di aria presenti in un metro cubo a condizioni standard (273,15 K e 1,013 × 10⁵ Pa).

n = PV/RT = (1 × 1000)/(0,0821 × 273) = 44,62 mol/m³

3. Calcolo delle ppm (μmol/mol): La relazione tra moli di CO e moli di aria ci consente di calcolare le ppm.

ppm} = Moli di CO / Moli di aria × 10⁶ = 0,536 / 44,62 × 10⁶ = 12,0 ppm

Pertanto, la concentrazione di CO in ppm è di 12,0, che corrisponde alla risposta B.

L'aumento di pressione di un gas è dovuto a un aumento della forza media esercitata dalle molecole del gas sulle pareti del recipiente.

Se l'aumento di pressione avviene a temperatura costante, la velocità quadratica media delle particelle gassose non cambia. Questo perché la temperatura è una misura dell'energia cinetica media delle molecole, e l'energia cinetica non è influenzata dalla pressione.

Il cammino libero medio è la distanza media che una molecola di gas percorre prima di urtare un'altra molecola o una parete del recipiente. Il cammino libero medio aumenta con la temperatura, poiché a temperature più elevate le molecole si muovono più velocemente e quindi hanno meno probabilità di urtare tra loro.

Quindi, l'aumento di pressione a temperatura costante produce un aumento della frequenza di urto sulle pareti del recipiente.

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La situazione descritta coinvolge due settori (A e B) in un recipiente chiuso diviso da un setto diatermico. Entrambi i settori contengono gas ideali, il che significa che seguono la legge dei gas ideali.

All'equilibrio, i due settori (A e B) hanno lo stesso volume (V) e la stessa temperatura (T). In altre parole, V_A = V_B e T_A = T_B.

La legge dei gas ideali afferma che la pressione (P) di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli (n) moltiplicato per la costante dei gas (R) e la temperatura (T), diviso per il volume (V) del gas. In formula: P = nRT/V.

Ora, confrontiamo i due settori:

1. Per il settore A (P_A), la pressione è proporzionale al numero di moli in A (n_A), quindi P_A = k * n_A, dove k è una costante per dati V e T.

2. Per il settore B (P_B), la pressione è proporzionale al numero di moli in B (n_B), quindi P_B = k * n_B, dove k è la stessa costante di cui sopra.

Ora, confrontando le due equazioni:

P_A/n_A = P_B/n_B

In altre parole, il rapporto tra la pressione in A e il numero di moli in A è uguale al rapporto tra la pressione in B e il numero di moli in B. Questo significa che:

P_B/P_A = n_B/n_A

Dato che nel problema è specificato che B contiene 1,5 volte il numero di moli di A (n_B/n_A = 1,5), possiamo affermare che:

P_B/P_A = 1,5

Quindi, la pressione in B (P_B) è il 50% più alta di quella in A (P_A). La risposta corretta è B.