Một căn phòng dung tích 30 m³ có nhiệt độ tăng từ 17 °C đến 27 °C. Tính độ biến thiên khối lượng của không khí trong phòng. Cho biết áp suất khí quyển là 1,0 atm và khối lượng mol của không khí có thể lấy là 29 g/mol.

Hướng dẫn giải:

Từ phương trình Claperon – Mendeleev, ta có: \({\rm{pV}} = \frac{{\rm{m}}}{\mu }{\rm{RT}} \Rightarrow \frac{{\rm{m}}}{{\rm{V}}} = \frac{{\mu {\rm{p}}}}{{{\rm{RT}}}}\).

Khối lượng riêng của khí: \({\rm{D}} = \frac{{\rm{m}}}{{\rm{V}}} = \frac{{\mu {\rm{p}}}}{{{\rm{RT}}}}\). Với:

\(\mu = 2(\;{\rm{kg}}/{\rm{kmol}});{\rm{p}} = 99720\left( {\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}} \right);{\rm{R}} = 8,31 \cdot {10^3}(\;{\rm{kJ}}/{\rm{kmol}}.{\rm{K}});{\rm{T}} = 27 + 273 = 300\;{\rm{K}}\)

$\Rightarrow \text{D}=\frac{\mu \text{p}}{\text{RT}}=\frac{2.99720}{8,31\cdot {10}^3\cdot 300}=0,08 \text{kg}/{\text{m}}^3.$

Hướng dẫn giải:

Trên mặt đất, khối lượng riêng của không khí là: \({{\rm{D}}_1} = \frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{V}}_1}}} = \frac{{\mu {{\rm{p}}_1}}}{{{\rm{R}}{{\rm{T}}_1}}}.\)

Ở độ cao h, khối lượng riêng của không khí là: \({D_2} = \frac{m}{{{V_2}}} = \frac{{\mu {p_2}}}{{R{T_2}}}.\)

\( \Rightarrow {{\rm{D}}_2} = \frac{{{{\rm{p}}_2}}}{{{{\rm{p}}_1}}} \cdot \frac{{{{\rm{T}}_1}}}{{\;{{\rm{T}}_2}}} \cdot {{\rm{D}}_1}\) với \({{\rm{p}}_2} = 230{\rm{mmHg}},{{\rm{T}}_2} = - 43 + 273 = 230\;{\rm{K}};{{\rm{p}}_2} = 760{\rm{mmHg}};\)

\({{\rm{T}}_1} = 15 + 273 = 288\;{\rm{K}},{{\rm{D}}_1} = 1,22\left( {\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}} \right) \Rightarrow {{\rm{D}}_2} = \frac{{230}}{{760}} \cdot \frac{{288}}{{230}} \cdot 1,22 = 0,46\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}.\)

Vậy khối lượng riêng của không khí ở độ cao nói trên là \(0,46\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}.\)