容器A 0.10 m³、容器B 0.20 m³、細管で結合
両方の最初の中身→27 ℃、1.0×10⁵ Pa の水素
その後、A→27 ℃のまま、B→127 ℃に上昇
R=8.3 J/(mol・K)
① 容器(A+B)内のH₂ の物質量 n=PV/RT
P=1.0×10⁵ Pa, V=0.30 m³, T=300 K
(1) Bの温度上昇後の温度をT₁, 圧力をP₁とする。T₁=400 K
Aの容積をVᴀ=0.10 m³、Bの容積をVʙ=0.20 m³とおく。
H₂の合計の物質量は①から変化しないので、
[A内のH₂の物質量]+[B内のH₂の物質量]=[①のH₂ の物質量] より
P₁Vᴀ/RT+P₁Vʙ/RT₁=PV/RT
P₁=(PV/T)/(Vᴀ/T+Vʙ/T₁)=1.2×10⁵ Pa
(2) 細管を移動したH₂の物質量は、
[元のB内のH₂の物質量]-[温度上昇後のB内のH₂の物質量]
PVʙ/RT-P₁Vʙ/RT₁=0.8 mol
※8.0-7.2=0.8という計算のため、この結果の有効数字は1桁です(ただし、出題者が有効数字2桁で答えることを指示している場合は0.80 mol)。