Вопрос - в герметичный сосуд помещают смесь не реагирующих между собой газов. Один из газов значительно легче другого Вопрос - произойдет ли со временем изменение их концентрации вверху сосуда? - вопрос №1026640

Теоретически, так как газы смешаны и отличаются по массам и плотностям (m1<m2, p1<p2,) то распределение газов вдоль вертикальной оси у будет неоднородно — в системе должен наблюдаться градиент давления (веса). Данное явление называется бародиффузия. Математическое описание процесса:

dci=cidIn(P)=-ci(mig/RT)dy

ci=c0iexp(-migy/RT)

где сi-  концентрация частиц типа i;  c0i — начальная концентрация частиц типа i Р=P0exp(-migy/RT) — давление(вес)типа i; d(InP)=-(mig/RT)dy; mi — масса  частиц типа i; Т — температура в сосуде, считается что T=const

Следовательно при неизменной температуре (Т=const), в верхней части сосуда будут преобладать легкие молекулы (например водород), а в нижней — более тяжелые молекулы

Пусть Т=290 К; y=0.5 м. Тогда,

сH2=c01exp(-0.010/8.31*290)=c01

сбутан=с02exp(-0.19/8.31*290)=0.999c02,

дельта с02=0.001=0.1%,

т.е., если первоначальная концентрация молекул бутана в верхней части сосуда изменится всего на 0.1% — с 12% до11.9%, что практически незаметно.

Да изменение концентрации газов произойдет. Для объяснения можно обратиться к закону распределения Больцмана (http://alexandr4784.narod.ru/sdvtpdf2/stgl06_77.pdf)

Из него следует, что концентрация газа убывает с высотой по экспоненциальному закону. При этом в условиях термодинамического равновесия концентрация различных газов убывает с разной скорость. Концентрация легких газов убывает с увеличением высоты медленнее, поэтому относительная концентрация двух газов будет меняться.