Hur stor volym får påsen när den har sänkts ner i flytande kväve?

En påse är fylld med 3,0 liter luft vid rumstemperatur. Ungefär vilken volym får påsen när man sänkt ner den i flytande kväve?

Jag tänker att man bör kunna få ut volymen med hjälp av ideala gaslagen.

$\frac{p_{1} \times V_{1}}{T_{1}} = \frac{p_{2} \times V_{2}}{T_{2}}$

Trycket bör vara samma så jag kan förenkla ekvationen...

$\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}}$

Jag bryter ut V2.

$V_{2} = \frac{T_{2}}{T_{1}} \times V_{1}$

Jag tar reda på informationen jag behöver..

$v_{1} = 3, 0 l i t e r = 3, 0 d m^{3} = 0, 003 m^{3}$

$T_{1} = 273, 15 + 20 = 293, 15 K$

$T_{2} = 273, 15 - 196 = 77, 15 K$

Jag tar reda på volyem..

$V_{2} = \frac{77, 15}{293, 15} \times 0, 003 = 0, 000789 m^{3} = 0, 789 d m^{3} = 0, 789 l i t e r$

Det rätta svaret är: Ungefär 0,9 ml. Då undrar jag om jag försöker lösa uppgiften med fel strategi eller gör jag fel någonstans på vägen?

Vore väldigt tacksam för lite vägledning! :)

Tack på förhand! Mvh

jag tror att både luftens syreinnehåll och kväveinnehåll övergår i flytande form inne i påsen.

Det enda vi vet om flytande kväve är att det är kallare än -196 C.

Syres kokpunkt är -183 C så det kommer att kondenseras

Rimligen kommer även kvävet att kondenseras, jag antar alltså att det flytande kvävet är kallare än kokpunkten som är -196 C, sen finns det inte mycket gas kvar i påsen.

Visa spoiler

i 3 liter 20 gradig luft väger 1,2*3 = 3,6 gram (densitet för 20 gradig luft är cirka 1,2 kg/kubikmeter)

Om vi antar att det övergår i vätskefas gäller det att ta reda på luftens (eller kanske kväves) densitet i flytande form för att kunna räkna ut volymen av 3,6 gram flytande luft

Vilket jag hittade på Wikipedia, vara annars?, 0,808 g/cm³ väger flytande kväve vid kokpunkten.

Vilket skulle medföra att volymen av den flytande luften (med approximationen att luft består av 100% kväve) har volymen 3,6/0,808 = 4,64 cm³ vilket är 5 ggr mer är de 0,9 ml som ditt facit sa.

Undrar om jag tänkt fel eller facit?

Ture skrev:
jag tror att både luftens syreinnehåll och kväveinnehåll övergår i flytande form inne i påsen.

Det enda vi vet om flytande kväve är att det är kallare än -196 C.

Syres kokpunkt är -183 C så det kommer att kondenseras

Rimligen kommer även kvävet att kondenseras, jag antar alltså att det flytande kvävet är kallare än kokpunkten som är -196 C, sen finns det inte mycket gas kvar i påsen.

Visa spoiler

i 3 liter 20 gradig luft väger 1,2*3 = 3,6 gram (densitet för 20 gradig luft är cirka 1,2 kg/kubikmeter)

Om vi antar att det övergår i vätskefas gäller det att ta reda på luftens (eller kanske kväves) densitet i flytande form för att kunna räkna ut volymen av 3,6 gram flytande luft

Vilket jag hittade på Wikipedia, vara annars?, 0,808 g/cm³ väger flytande kväve vid kokpunkten.

Vilket skulle medföra att volymen av den flytande luften (med approximationen att luft består av 100% kväve) har volymen 3,6/0,808 = 4,64 cm³ vilket är 5 ggr mer är de 0,9 ml som ditt facit sa.

Undrar om jag tänkt fel eller facit?

Tack för att du tog dig tiden att svara! Jag sitter och klurar på uppgiften.

Ska man kanske ta reda på hur mycket energi det krävs för att kyla ner 3 liter luft som finns i påsen och sedan gå vidare från där? Använda Värme-energi och Ångbildningsvärme formler?

Facit säger såhär: Alternativ (A) är närmast det rätta svaret. Luften i påsen övergår i flytande form, då har den ungefär en tusendel av sin ursprungliga volym. Dessa är alternativen A=0,9 ml B=1,5 liter C=0,9 liter D=1,5 dl

läste du min spoiler?

Ture skrev:
läste du min spoiler?

Ursäkta! Jag missade din edit. Tack så mycket! :) Det ser ut som en väldigt rimlig lösning. Jag fick 3,8 ml och det då blir mitt svar närmast 0,9 ml vilket är korrekt.

Då har jag en fundering. Varför går det inte att använda sig av den ideala gaslagen i detta fall?

Det är ingen gas när det övergått till flytande fas.

Gaslagen gäller för gaser...

Ture skrev:
Det är ingen gas när det övergått till flytande fas.

Gaslagen gäller för gaser...

Ah så sant. Dunder tack för hjälpen och förklaringen! :)

Svara

Visa senaste svar