Космонавт в среднем делает 15 вдохов в минуту, при этом объём как вдыхаемого, так и выдыхаемого воздуха составляет 0.5 л, а концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе равна 16% по объёму. Температура на корабле составляет 25 °C, система жизнеобеспечен...
Космонавт в среднем делает 15 вдохов в минуту, при этом объём как вдыхаемого, так и выдыхаемого воздуха составляет 0.5 л, а концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе равна 16% по объёму. Температура на корабле составляет 25 °C, система жизнеобеспечения поддерживает атмосферное давление и постоянную объёмную долю кислорода в воздухе — 21%. На сколько часов космонавту хватит одной кислородной свечи, содержащей 750 г перхлората лития? Ответ округлите до целых.
Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть несколько этапов, включая расчёт потребления кислорода космонавтом и количество кислорода, которое может быть получено из перхлората лития.
Шаг 1: Определение потребления кислорода космонавтом
1. Космонавт делает 15 вдохов в минуту.
2. Объём одного вдоха составляет 0.5 л.
3. Следовательно, объём воздуха, который он вдыхает за одну минуту, равен:
- 15 вдохов/мин * 0.5 л/вдох = 7.5 л/мин.
4. Концентрация кислорода в вдыхаемом воздухе составляет 21%, значит, объём кислорода, который он потребляет за минуту, равен:
- 7.5 л/мин * 0.21 = 1.575 л/мин.
Шаг 2: Определение количества кислорода, который можно получить из перхлората лития
1. Реакция разложения перхлората лития (LiClO4) выглядит следующим образом:
- 2 LiClO4 -> 2 LiCl + 2 O2 + Cl2.
2. Молярная масса перхлората лития:
- Li (6.94 г/моль) + Cl (35.45 г/моль) + 4 * O (16 г/моль) = 6.94 + 35.45 + 64 = 106.39 г/моль.
3. Из 2 моль перхлората лития получается 2 моль кислорода. Значит, из 1 моль перхлората лития получится 1 моль кислорода.
4. 750 г перхлората лития:
- Количество моль перхлората лития = 750 г / 106.39 г/моль ≈ 7.05 моль.
5. Следовательно, количество кислорода, который можно получить:
- 7.05 моль * 22.4 л/моль (объём одного моля газа при нормальных условиях) ≈ 158.92 л.
Шаг 3: Определение времени, на которое хватит кислорода
1. Теперь, зная, что космонавт потребляет 1.575 л кислорода в минуту, мы можем рассчитать, сколько минут хватит кислорода:
- 158.92 л / 1.575 л/мин ≈ 100.00 мин.
2. Переведем минуты в часы:
- 100 мин / 60 ≈ 1.67 часа.
Ответ: Округляя до целых, космонавту хватит кислорода на 2 часа.
