Hogyan lehet kiszámolni az alábbi ozmózisnyomásos példát?
A feladat a következő:
Van egy ábra egy U alakú csőről, a "hajlat" közepén van egy féligáteresztő hártya. A kiindulási állapotban a féligáteresztő válaszfallal elkülönített víz és a 0,001 M cukoroldat térfogata azonos, 20,0 – 20,0 cm³. A hőmérséklet 20 °C, az üvegcső belső keresztmetszete mindenütt 1,00 cm². Mekkora lesz a cukoroldat térfogata és ozmózisnyomása az egyensúly beálltakor? A párolgást elhanyagoljuk. A víz és a híg cukoroldat sűrűségét 1,00 g/cm³-nek vehetjük, a földi gyorsulás g = 9,81 m/s².
Én úgy gondolkodtam, hogy akkor lesz egyensúly, ha a vizet tartalmazó oldal hidrosztatikai nyomása megegyezik a cukoroldat ozmózisnyomásával, ám ekkor nem jött ki semmi.
A folyadékoszlopok ugye kezdetben 20–20 cm magasak, azaz 0,02 méteresek. A víz hidrosztatikai nyomása: p = ρ ⋅ h ⋅ g, az ozmózisnyomásra vonatkozó képlet: π = c ⋅ R ⋅ T.
Kiszámoltam a cukor anyagmennyiségét, ez 2 ⋅ 10^(–5) molnak adódott.
Az ozmózisnyomásos képlet kPa-t ad, ha c mértékegysége mol/dm³, a hidrosztatikai nyomás pedig ha jól számoltam, szintén kPa-t ad, ha a sűrűséget g/cm³ mértékegységgel írom be.
Így nekem az alábbi egyenlet jött ki:
2 ⋅ 10^(–5) / (0,02 + x) ⋅ 8,314 ⋅ 293 = 9,81 ⋅ (0,02 – x), ahol x a folyadékszint változása.
Ekkor azonban egy másodfokú kifejezéshez jutok, aminek csak komplex megoldása van.
Hol rontottam el a feladatot, hogy lehet megcsinálni?
A segítséget előre is köszönöm!
Ozmózisnyomás (ideális oldatra):
π=cRT
π=0,001mol/dm3*8,31J/molK*293K=2,43kPa
Egyensúlyban a két folyadék hidrosztatikai nyomása:
vízé p'
cukoroldaté p'+π
ahol a π ozmózisnyomás megegyezik h szintkülönbségük p hidrosztatikai nyomásával:
π=ρgh=p
h=π/ρg=2,43kPa/(1g/cm3*9,81m/s2)=0,248m=24,8cm3
A cukoroldat szint emelkedése (megegyezik a vízszint csökkenésével) h szintkülönbség fele, így a cukoroldat V térfogata egyensúlyban (A=1cm2):
V=20+1*h/2=20+12,4=32,4cm3
*h=24,8cm
Nem akarok nagyképű lenni, de szerintem a megoldókulcs hibás; persze ha valaki levezeti nekem és kihozza azt az eredményt, akkor beismerem, hogy én hibáztam :).
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!