سوال 79 دفترچه (سوال 4 شیمی) رشته ریاضی، تیر 1403

کدام مورد درباره توصیف یک نمونه گاز درست است؟

1) 1.6 گرم گاز اکسیژن در دمای 200 درجه سانتیگراد و فشار یک اتمسفر

2) 1.4 گرم گاز کربن دی اکسید با چگالی 1.1 گرم بر لیتر

3) 10 لیتر مخلوط گازی در عمق 100متری دریا

4) 0.2 مول گاز نیتروژن در دمای 400 کلوین

پاسخ: با توجه به فرمول PV=nRT برای تحلیل یک سیال (ماده) به شرایط فشار و دمای آن ماده دسترسی داشته باشیم، از طرفی با توجه به رفتار گازها:

• با کاهش دما تمایل به مایع یا جامد شدن افزایش می‌یابد.
• با افزایش فشار نیز تمایل به مایع یا جامد شدن افزایش می‌یابد.

ولی باید هر دو شرایط دمایی و فشاری را داشته باشیم، مثلا اگر فشار یک نمونه گازی را افزایش دهیم تمایل پیدا می‌کند که تغییر فاز دهد و مایع یا جامد شود، ولی اگر با افزایش فشار، دما را نیز افزایش دهیم این تمایل ازبین می‌رود و آن ماده گاز باقی می‌ماند.

و در آخر فراموش نکنیم گازها در دمای اتاق و فشار 1 اتمسفر (شرایط استاندارد) گاز هستند.

بریم حالا سراغ بررسی گزینه‌ها:

1.6 گرم گاز اکسیژن در دمای 200 درجه سانتی‌گراد و فشار یک اتمسفر

• تحلیل: این گزینه درست است، گاز اکسیژن در شرایط استاندارد که گاز هست، پس در همان فشار 1 اتمسفر و دمای زیاد هم گاز باقی می‌ماند.

1.4 گرم گاز کربن دی‌اکسید با چگالی 1.1 گرم بر لیتر

• تحلیل: این گزینه نادرست است. چگالی گاز CO₂ در شرایط (STP) حدود 1.98 گرم بر لیتر است. پس چگالی 1.1 گرم بر لیتر برای CO₂ بسیار پایین است و معمولاً چنین چگالی‌ای در شرایطی مانند فشار کم یا دمای بسیار بالا رخ می‌دهد. بنابراین این مقدار چگالی برای CO₂ در شرایط عادی نادرست است.

10 لیتر مخلوط گازی در عمق 100 متری دریا

• تحلیل: این گزینه نیاز به داده‌های بیشتری دارد، اما به طور کلی در عمق 100 متری دریا، فشار بسیار بالاست (حدود 11 اتمسفر). بنابراین، حجم 10 لیتر در چنین فشاری بسیار کمتر از حجم در سطح دریا خواهد بود و احتمال مایع یا جامدشدن مخلوط گازی وجود دارد.

0.2 مول گاز نیتروژن در دمای 400 کلوین

• تحلیل: اطلاعات ناقص است چون فشار داده نشده، پس نمی‌توان در مورد این گزینه نیز اظهارنظر کرد.

پس پاسخ گزینه 1 است.

پیش نیازهای لازم برای پاسخ به سوال:

• آشنایی با مفهوم گازها
• دانستن ارتباط دما و فشار با توجه به فرمول: PV=nRT

تحلیل سوال:

• این سوال را می‌توان جزو سری تست‌های نسل جدید کنکور در نظر گرفت که در کنکورهای بعدی احتمال مواجه شدن با این چنین تست‌ها (البته با آنالیز بیشتر) وجود دارد.

بخش زیبای سوال:

• از سری سوال‌هایی بود که گزینه‌ها را با تحلیل می‌توان رد یا تایید کرد و مشخص بود طراح این سوال علاقۀ زیادی به مبحث ترمودینامیک دارد. 😉

بخش دوست نداشتنی سوال:

• سوال زیبایی بود و بخش دوست نداشتنی نداشت، تبریک به طراح این تست.