Как да се изчисли частично налягане: 14 стъпки

В химията "частично налягане" се отнасят до налягането, което има отделен компонент от газовата смес от външна среда, например върху колбата, цилиндъра или границата на атмосферата. Можете да изчислите натиска на всеки газ, ако знаете неговото количество, каква сума е необходима и каква е нейната температура. След това можете да сгънете частично налягане и да намерите пълното частично налягане на сместа от газове или първо да намерите общото налягане, а след това частично.

Стъпка

Част 1 от 3:

Разбиране на свойствата на газовете

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 1

един. Вземете всеки газ като "перфектен". В химията "перфектен газ" - който взаимодейства с други вещества, без да ги влизат да се свързват. Отделните молекули могат да се изправят един срещу друг и да избутват топките за билярд, без да деформират.

Натискът на перфектния газ се увеличава, ако е поставен в по-малък обем и намалява, ако газът е в по-голям обем. Тази връзка се нарича закон на Boyl Mariotta, наречен учени Robert Boyle и Edma Mariotta. Математически запис на закона: k = p x V или, опростен, k = pv, където k представлява постоянна връзка, p - налягане и v - обем.
Налягането може да бъде посочено в няколко различни единици. Един от тях, Pascal (PA), се дефинира като сила в 1 Нютон, прикрепена към квадрата в 1 квадратни метра. Друга версия на представяне на налягането - в атмосфери (ATM). Това устройство се определя като натиск на земната атмосфера на морското равнище. Налягането в 1 атмосфера е 101,325 Pa.
Температурата на идеалния газ се увеличава с увеличаване на обема му и намалява с намаляване на обема. Тази връзка се нарича Чарлз Закон, от името на Жак Чарлз. Математически запис на закона: k = v / t, където k е константа от съотношението между обем и температура, v отново представлява обемът на газ и t е неговата температура.
Температурата на газа в тези уравнения е дадена в градуси на келвин, може да се намери, добавяйки 273 към броя на градусите по Целзий при температура на газа.
Тези две връзки могат да бъдат комбинирани в едно уравнение: k = pv / t, което може да бъде написано и като pv = kt.

Изображение, озаглавено Изчислете Стъпка 2

2. Определя броя на газовете. Газът има маса и обем. Обемът обикновено се измерва в литри (L), но има два варианта на масовото броене.

Обикновено масата се измерва в грамове или, ако е достатъчно голямо, в килограми.

Тъй като газовете обикновено тежат много малко, масата им се изчислява и в отделна единица за измерване, наречена молекулно тегло или моларна маса. Моларната маса се дефинира като сума от атомните тегла на всички атоми в газообразното вещество, всеки атом се сравнява с маса от въглерод (12)

Тъй като атомите и молекулите са твърде малки, за да работят директно с тях, количеството газ се определя в молците. Броят на молците в този газ може да бъде намерен чрез разделяне на масата на моларната маса, стойността се отбелязва от буквата N.

Можем да сменим постоянната K постоянна в номера на уравнението на газ n, количеството на мол (mol) и да въведете нова константа r. След това уравнението ще бъде записано под формата на NR = PV / T или PV = NRT.

Стойността R зависи от устройствата, в които се измерват налягането на газа, обем и температура. За обем в литри, температура в келвин и налягане в атмосферата, стойността е 0.0821 l банкомат / k. Това може да бъде написано като 0,0821 литра ATM k, за да се избегне използването на функцията за разделяне при определяне на измерване на единици.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 3

3. Разбиране на закона за Далтън за частичното налягане. Законът, открит химик и физик Джон Далтън, който за пръв път предложи химичните елементи да се състоят от отделни атоми, гласят: общото налягане на газовата смес е равно на количеството на натиска на всеки газ в сместа.

Законът на Далтън може да бъде записан в този формуляр: P_Общ = P_един + Пс₂ + Пс₃ ... с толкова много термини след знака на равенството, какъв е броят на газовете в сместа.

Уравнението на закона Dalton може да бъде разширено при работа с газове, чието отделно налягане е неизвестно, но за която са известни температурата и обема. Частичното налягане на газа е същото като за равен обем газ, който напълно заема разпределения обем.

За всяко частично налягане можем да пренапишем уравнението на перфектния газ. Вместо pv = nrt, можем само да оставим p в лявата страна преди знака на равенството. За да направите това, двете части на уравнението трябва да бъдат разделени на V: PV / V = NRT / V. Две V лява разрез, остава p = nrt / v.

След това, за всеки Р отдясно, можем да заменим заместването, като обграме уравнението на частичното налягане: p_Общ = (NRT / V) _един + (NRT / V) ₂ + (NRT / V) ₃ ..

Част 2 от 3:

Преброяване на частично, след това общо налягане

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 4

един. Определя уравнението на частичното налягане за газове, с които работите. За изчислителни цели, ние приемаме пример: 2 литра в насипно състояние съдържа 2 газа, азот (n₂), кислород (o₂) и въглероден диоксид, въглероден диоксид (CO₂Чест. Всеки газ - 10 g, температурата на всеки газ в колбата е 37 градуса по Целзий. Необходимо е да се намери частично налягане на всеки газ и общото налягане на сместа от газове към контейнера.

Нашето уравнение на частично налягане ще изглежда така: p_{Обща сума} = P_Азот + Пс_Oksigen + Пс_{Въглероден двуокис}.
Тъй като се опитваме да намерим натиск, който всеки от газовете да знае, знаем силата и температурата и можем да намерим броя на молците на всеки газ, въз основа на масата на материята, можем да пренапишем уравнението в следната форма: p_Общ = (NRT / V) _Азот + (NRT / V) _Oksigen + (NRT / V) _{Въглероден двуокис}

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 5

2. Преместете температурата до градуси kelvin. Температурата по Целзий е 37 градуса, така че ще добавим 273 до 37 и получаваме 310 градуса K.

Изображение, озаглавено Изчисляване на етап 6 на частичното налягане 6

3. Намерете броя на молците на всеки газ в извадката. Броят на газовите бенки е равен на масата на газа, разделен на моларната му маса, която, както вече споменава, е равна на сумата на теглата на всички атоми в състава.

За нашия първи газ, азот (n₂), всеки атом има атомно тегло 14. Тъй като азотът съдържа два атома (се състои от диатомни молекули), трябва да се размножават 14 с 2, за да намерят моларната маса на азота, е равен на 28. След това разделяме масата в грамове, 10 g, на 28, за да получат броя на молците, които са приблизително 0,4 mol.

На втория газ, кислород (O₂), масата на всеки атом е равна на 16. Oxigen също дхокатом газ, така че ние се размножаваме 16 с 2 и получаваме моларна маса, равна на 32. Разделянето на 10 g с 32, ние получаваме около 0.3 mol оксиген като част от проба от смес от газове.

Трети газ, въглероден диоксид (сътрудничество₂), състои се от 3 атома: един въглероден атом с атомно тегло 12 и два кислородни атома, всеки с атомно тегло 16. Сгънете всичките три тежести: 12 + 16 + 16 = 44 е моларна маса. Разделянето на 10 g на 44, ние получаваме около 0.2 молитвен диоксид.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 7

4. Съдните стойности за молци, обем и температура. Нашето уравнение ще изглежда така: P_Общ = (0.4 * R * 310/2) _Азот + (0.3 * R * 310/2) _Oksigen + (0.2 * R * 310/2) _{Въглероден двуокис}.

За простота, ние оставихме текущите измервателни единици. Тези единици ще оставят след математически изчисления и само тези, които участват в дефиницията на налягането, ще останат.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 8

пет. Подгответе стойността на постоянния r. Ще покажем частично и общо налягане в атмосферата, защото използваме стойността на R, равна на 0.0821 литра ATM / K mol. Замяната на тази стойност в уравнението ни дава p_Общ = (0.4 * 0.0821 * 310/2) _Азот + (0.3 * 0.0821 * 310/2) _Oksigen + (0.2 * 0.0821 * 310/2) _{Въглероден двуокис}.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 9

6. Изчисляване на частичното налягане на всеки газ. Сега всички ценности са налице, време е да отидем на математически изчисления.

За да намерите частичното налягане на частичния азот, умножете 0.4 mol на константа ни 0.0821 и температура от 310 градуса K, след това се разделя на 2 литра: 0.4 * 0.0821 * 310/2 = 5.0921 * 310/2 = 5.09 atm, приблизително.

За да се получи частично налягане на кислород, умножете 0.3 mol на константа 0.0821 и температура 310 градуса K, след това се разделя с 2 литра: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 atm, приблизително.

За да се намери частично налягане на диоксид въглерод, умножете 0.2 mol на константа 0.0821 и температура 310 градуса k, след това се разделя на 2 литра: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 atm, приблизително.

Сега поставете получените стойности на налягането и намерете общо налягане: P_Общ = 5.09 + 3.82 + 2.54, или 11.45 atm, приблизително.

Част 3 от 3:

Изчисляване на общо, след това частично налягане

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 10

един. Определя частичното налягане, както преди. Отново, вземете пример за колба за 2 литра с три газове: азот (n₂), кислород (o₂) и въглероден диоксид (сътрудничество₂Чест. Ние имаме 10 g от всеки газ, температурата на всеки газ в колбата е 37 ° C.

Температурата в келвин ще бъде същата, 310 градуса, както преди, ще имаме около 0,4 мол азот, 0.3 молен оксиген и 0.2 mol въглероден диоксид.
Ние също така ще посочим натиск в атмосферата, затова ще използваме стойност от 0,0821 литра ATM / K mol за постоянни r.
Така нашето уравнение на частично налягане понастоящем изглежда същото като преди: p_Общ = (0.4 * 0.0821 * 310/2) _Азот + (0.3 * 0.0821 * 310/2) _Oksigen + (0.2 * 0.0821 * 310/2) _{Въглероден двуокис}.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 11

2. Сгънете броя на белите от всеки газ в пробата, за да намерите общия брой молове в сместа газове. Тъй като обемът и температурата са еднакви за всички газове, да не говорим за факта, че всяка моларна маса се умножава по същата константа, можем да използваме разпределителното свойство на умножение и да пренапишем уравнението в следната форма: P_Общ = (0.4 + 0.3 + 0.2) * 0.0821 * 310/2.

Сгънете 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 mol газове. Това ще опрости нашия израз на p_Общ = 0.9 * 0.0821 * 310/2.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 12

3. Намерете пълното налягане на сместа от газ. Умножете 0.9 * 0.0821 * 310/2 = приблизително 11.45 mol, приблизително.

Изображение, озаглавено Изчислете стъпка 13

4. Намерете съотношението на всеки газ в сместа. За да направите това, разделете броя на молците на всеки газ за общия брой на белите в сместа.

Имаме 0.4 mol азот, защото 0.4 / 0.9 = 0.44 (44%) в пробата, приблизително.

Имаме 0.3 mol кислород, защото 0.3 / 0.9 = 0.33 (33%) в пробата, приблизително.

Ние имаме 0.2 mol въглероден диоксид, защото 0.2 / 0.9 = 0.22 (22%) в пробата, приблизително.

Въпреки че изчисленията над сумата на приблизителните стойности в проценти получават само 0.99, точните стойности са периодични, така че сумата действително ще бъде равна на повтарящите се деветки след запетая. По дефиниция това е същото като 1 или 100%.

Изображение, озаглавено Изчисляване на стъпка 14

пет. Умножете пропорционално количество от всеки газ за общо налягане, за да се намери частично налягане.

Умножете 0.44 * 11,45 = 5.04 atm, приблизително.

Умножете 0.33 * 11.45 = 3.78 atm, приблизително.

Умножете 0.22 * 11.45 = 2.52 atm, приблизително.

Съвети

Ще забележите малка разлика в стойностите при изчисляване на първото частично налягане и след това като цяло, и когато се броим първо като цяло, и след това частично налягане. Не забравяйте, че стойностите се дават приблизително, защото са закръглени до 1 или 2 знака след запетая за простота на броене и разбиране. Ако извършите изчисления, без закръгляване, ще забележите или по-малка разлика между стойности или да не го забележите изобщо.

Предупреждения

Знанието за частично натиск на газовете може да бъде въпрос на живот и смърт за водолазите. Твърде нисък частичен кислороден натиск може да доведе до несъзнателно състояние или смърт, но твърде високото частично налягане на азот или кислород може също да доведе до отравяне.

Ще имаш нужда

Калкулатор
Наръчник за атомни тежести / моларни маси