Номер 17, страница 60, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 2. Строение вещества - номер 17, страница 60.

Условие.

17. Если открытый сосуд с углекислым газом уравновесить на весах и оставить так на некоторое время, то равновесие весов нарушится. Вследствие какого явления это происходит?

Решение.

Равновесие весов нарушится вследствие явления диффузии.

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, который происходит из-за непрерывного и хаотичного теплового движения частиц (атомов, молекул). В газах этот процесс протекает особенно быстро, так как молекулы движутся с большими скоростями и на значительные расстояния.

В данном случае в открытом сосуде находится углекислый газ ($CO_2$), а вокруг — воздух, который представляет собой смесь газов, в основном азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$). Углекислый газ тяжелее воздуха. Это можно показать, сравнив их молярные массы.

Молярная масса углекислого газа: $M(CO_2) \approx 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$.

Средняя молярная масса воздуха: $M_{воздуха} \approx 0.78 \cdot M(N_2) + 0.21 \cdot M(O_2) \approx 0.78 \cdot 28 + 0.21 \cdot 32 \approx 29 \text{ г/моль}$.

Поскольку $M(CO_2) > M_{воздуха}$, плотность углекислого газа при тех же условиях больше плотности воздуха. Изначально сосуд с более тяжелым углекислым газом уравновешен на весах.

Со временем, из-за хаотичного движения молекул, начнется процесс диффузии: молекулы углекислого газа будут покидать сосуд и смешиваться с окружающим воздухом, а молекулы газов воздуха (азота и кислорода) будут проникать внутрь сосуда. В результате этого двустороннего обмена состав газа в сосуде будет постепенно меняться, приближаясь к составу окружающего воздуха. Так как молекулы воздуха легче молекул углекислого газа, то происходит замена более тяжелых частиц на более легкие. Это приведет к уменьшению общей массы газа в сосуде. Уменьшение массы на одной чаше весов нарушит их равновесие.

Ответ: Явление диффузии.