Для того чтобы определить, какой из газов — углекислый газ (CO₂) или угарный газ (CO) — тяжелее воздуха, необходимо рассчитать их плотности по отношению к плотности воздуха. Для этого сначала нужно найти молекулярные массы этих газов, а затем сравнить их с молекулярной массой воздуха.
Шаг 1: Найдем молекулярные массы газов
Углекислый газ (CO₂)
- Молекулярная масса углерода (C) = 12 г/моль
- Молекулярная масса кислорода (O) = 16 г/моль
- Молекулярная масса CO₂ = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44 г/моль
Угарный газ (CO)
- Молекулярная масса углерода (C) = 12 г/моль
- Молекулярная масса кислорода (O) = 16 г/моль
- Молекулярная масса CO = 12 + 16 = 28 г/моль
Шаг 2: Найдем среднюю молекулярную массу воздуха
Воздух состоит в основном из азота (N₂) и кислорода (O₂), а также содержит небольшие количества других газов. Для упрощения примем, что воздух состоит на 78% из азота и на 21% из кислорода.
- Молекулярная масса азота (N₂) = 2 × 14 = 28 г/моль
- Молекулярная масса кислорода (O₂) = 2 × 16 = 32 г/моль
Средняя молекулярная масса воздуха рассчитывается как взвешенное среднее:
[ \text{Молекулярная масса воздуха} = 0.78 \times 28 + 0.21 \times 32 ]
[ \text{Молекулярная масса воздуха} = 21.84 + 6.72 = 28.56 \, \text{г/моль} ]
Шаг 3: Сравним плотности газов с плотностью воздуха
Для сравнения плотностей газов с воздухом, используем отношение их молекулярных масс к молекулярной массе воздуха.
- Плотность углекислого газа (CO₂) по отношению к воздуху:
[ \frac{\text{Молекулярная масса CO₂}}{\text{Молекулярная масса воздуха}} = \frac{44}{28.56} \approx 1.54 ]
- Плотность угарного газа (CO) по отношению к воздуху:
[ \frac{\text{Молекулярная масса CO}}{\text{Молекулярная масса воздуха}} = \frac{28}{28.56} \approx 0.98 ]
Вывод
- Углекислый газ (CO₂) имеет плотность примерно в 1.54 раза больше плотности воздуха, что делает его тяжелее воздуха.
- Угарный газ (CO) имеет плотность примерно равную 0.98 от плотности воздуха, что делает его чуть легче воздуха.
Таким образом, углекислый газ (CO₂) тяжелее воздуха, а угарный газ (CO) — легче воздуха.