Как да изчислим двойката за преси

Били ли сте някога оставили бутилка вода за няколко часа под изгарящото слънце и чухте "съскащия" звук, който го отваря? Този звук се причинява от налягане на пара. В химията, налягането на парата е налягането, основано от течна пара, която се изпарява в херметически затворен съд. За да намерите налягането на двойката при дадена температура, използвайте уравнението на клаузите Klapaireon: Ln (p1 / p2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)).

Стъпка

Метод 1 от 3:

Използване на уравнение Klapairone Clausius

един. Запишете уравнението на Klapaire Clausius, което се използва за изчисляване на налягането на двойката, когато се промени с времето. Тази формула може да се използва в повечето физически и химични проблеми. Уравнението е както следва: Ln (p1 / p2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)), където:

Δh_VAP - Ентелпи за изпаряване на течността. Това, като правило, може да бъде намерено в таблицата в учебниците по химия.
R - Газова константа, равна на 8,314 J / (k × mol)
T1 - начална температура (при която е известен налягането на пара).
T2 - крайната температура (при която налягането на двойката е неизвестно).
P1 и P2 - налягането на двойката в T1 и T2, съответно.

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 2

2. Подготвя се към стойностите на стойностите на стойностите в уравнението за оценяване. Повечето задачи се дават две температурни стойности и стойност на налягането или две стойности на налягане и стойност на температурата.

Например, съдът е течността при температура 295 k, а налягането на парите е 1 атмосфера (1 atm). Намерете налягането на изпаренията при температура от 393 k. Тук получавате две температурни стойности и стойност на налягането, така че можете да намерите друга стойност на налягането с уравнението на Klapaire Clausius. Заместването на тези стойности във формулата ще получите: Ln (1 / p2) = (ΔH_VAP/ R) ((1/393) - (1/295)).

Обърнете внимание, че в уравнението Klapaire Clausius температурата винаги се измерва в келвин и налягането във всякакви единици на измерване (но те трябва да бъдат еднакви за P1 и P2).

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 3

3. Заместващи константи. Уравнението Klapaire Clausius съдържа две константи: R и ΔH_VAP. R е винаги равен на 8,314 J / (k × mol). Стойност ΔH_VAP (Enthalpia Enthalpia) зависи от веществото, налягането на пара от които се опитвате да намерите - тази постоянна, като правило, може да бъде намерена в таблицата в учебниците по химия или на сайтове (например, тукЧест.

В нашия пример ние приемаме, че водата е в съда. Δh_VAP Водата е 40.65 kJ / mol или равна на 40650 j / mol.

Заместващи константи във формулата и получете: LN (1 / p2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 4

4. Решете уравнението с помощта на алгебрични операции.

В нашия пример неизвестна променлива е под знака на естествения логаритъм (ln). Да се отървете от естествения логаритъм, превърнете двете страни на уравнението до степента на математическа константа "Е". С други думи, ln (x) = 2 → e = e → x = e.

Сега решават уравнението:

LN (1 / p2) = (40650/8,314) ((1/393) - (1/295))

(1 / p2) = (4889,34) (- 0.00084)

(1 / p2) = e

1 / p2 = 0,0165

P2 = 0.0165 = 60.76 АТМ. Има смисъл, тъй като повишаването на температурата в херметически затворен съд на 100 градуса ще доведе до увеличаване на изпаряването, което значително ще увеличи налягането на двойката.

Метод 2 от 3:

Изчисляване на налягането на пара в решения

един. Запишете закона Раул. В реалния живот са открити чисти течности, често се занимаваме с решения. Разтворът се получава чрез добавяне на малко количество от определено химично вещество, наречено "разтворено вещество", до по-голям брой други химични вещества, наречени "разтворител" t. В случаи на решения, използвайте закона на Раул:Пс_{решение} = P_{разтворител}Х_{разтворител}, където:

Пс_{решение} - пари под налягане.
Пс_{разтворител} - Налягане на парите на разтворителя.
Х_{разтворител} - Моларното съотношение на разтворителя.
Ако не знаете какво е "мол дял", прочетете.

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 6

2. Определят кое вещество ще бъде разтворител, а някои - разтворени. Припомнете си, че разтвореното вещество е вещество, разтворено в разтворител и разтворителят е вещество, разтварящо вещество.

Помислете за примера за сироп. За да се получи сироп, една част от захарта се разтваря в една част на водата, така че захар е разтворено вещество и водата е разтворител.

Моля, обърнете внимание, че химическата формула на захароза (обикновена захар): c₁₂Х₂₂О_{единадесет}. Тя ще трябва да бъде допълнителна.

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 7

3. Намерете температурата на решението, тъй като това ще повлияе на натиска на неговата двойка. Колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е налягането на парата, тъй като образуването на пара се увеличава с нарастваща температура.

В нашия пример се приема, че температурата на сиропа е 298 K (около 25 ° C).

Изображение, озаглавено Изчислено налягане на парите Стъпка 8

4. Намерете натиска на парите на разтворителя. В референтните книги на химията се дават натиск на изпаренията на много общи химикали, но като правило такива стойности са дадени при температури на вещества при 25 ° C / 298 до или при температурата на кипене. Ако такива температури са дадени в задачата, използвайте стойности от справочници - в противен случай трябва да се изчисли налягането на парите при тази температура на веществото.

За да направите това, използвайте уравнението Klapairone Clausius, замествайки налягането на изпаренията и температурата 298 k (25˚с) вместо P1 и T1, съответно.

В нашия пример температурата на разтвора е 25 ° C, така използвайте стойността от референтните таблици - налягането на водните пари при 25 ° C е 23,8 мм живак.

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 9

пет. Намерете молна фракция на разтворителя. За да направите това, намерете съотношението на броя на моловете на веществото към общия брой на белите от всички вещества в разтвора. С други думи, моларното съотношение на всяко вещество е равно на (броя на молците на веществото) / (общият брой на молците от всички вещества).

Да предположим, че за приготвянето на сиропа използва 1 1 вода и 1 л захароза (захар). В този случай е необходимо да се намери броят на молците на всяко вещество. За да направите това, трябва да намерите много от всяко вещество и след това да използвате моларните маси на тези вещества, за да получите молци.

Маса от 1 л вода = 1000 г

Маса от 1 L Сахара = 1056,7

Мол (вода): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol

Мол (захароза): 1056.7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3.08 mol (Обърнете внимание, че можете Намерете моларно тегло захароза от химическата си формула c₁₂Х₂₂О_{единадесет}Чест.

Общ брой на белите: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol

Водна моларна акция: 55,51 / 58,59 = 0.947.

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 10

6. Сега заместване на данните и установените стойности в уравнението Raoul, което е в началото на този раздел (Пс_{решение} = P_{разтворител}Х_{разтворител}Чест.

В нашия пример:

Пс_{решение} = (23,8 mm rt. Изкуство.) (0,947)

Пс_{решение} = 22.54 mm Hg. Изкуство. Има смисъл, тъй като малко количество захар се разтваря в голямо количество вода (ако се измерва в меласа - в литри, техният брой е същият), така че налягането на изпаренията ще намалее леко.

Метод 3 от 3:

Изчисляване на налягането на пара в специални случаи

един. Определяне на стандартни условия. Често в химията използва температура и налягане като вид "по подразбиране". Такива стойности се наричат стандартни температури и налягане (или стандартни условия). В задачите за натиск на пара, често се споменават стандартните условия, така че е по-добре да запомните стандартните стойности:

Температура: 273.15 k / 0˚C / 32 F
Налягане: 760 mm RT.Изкуство./ 1 АТМ./ 101,325 kPa

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 12

2. Пренапишете уравнението на Klapaire-Clausius, за да намерите други променливи. В първата част на тази статия е показано как да се изчисли натискът на парите на чистите вещества. Въпреки това, не във всички задачи трябва да намерите натиска P1 или P2- в много задачи трябва да изчислите температурата или стойността на ΔH_VAP. В такива случаи пренапишете уравнението на Klapaire Clausius, неизвестната стойност от едната страна на уравнението.

Например, е дадена неизвестна течност, чийто налягане на пара 25 tors при 273 k и 150 torr при 325 k. Необходимо е да се намери енталпия от изпаряване на тази течност (т.е_VAPЧест. Решаване на този проблем:

Ln (p1 / p2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1))

(Ln (p1 / p2) / ((1 / t2) - (1 / t1)) = (ΔH_VAP/ R)

R × (ln (p1 / p2)) / ((1 / t2) - (1 / t1)) = ΔH_VAP Сега ви подготвяте стойностите:

8,314 J / (k × mol) × (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_VAP

8,314 J / (k × mol) × 3033,90 = ΔH_VAP = 25223,83 J / mol

Изображение, озаглавено Изчислете налягането на парите Стъпка 13

3. Помислете за натиска на двойката разтворено вещество. В нашия пример, от втория участък от тази статия, разтворено вещество - захар - не се изпарява, но ако разтвореното вещество произвежда пара (изпарен), трябва да се обмисли налягането на такава двойка. За да направите това, използвайте променения изглед на уравнението Raoul: P_{решение} = Σ (p_{субстанция}Х_{субстанция}), когато символът σ (Sigma) означава, че е необходимо да се добавят стойностите на натиска на парите на всички вещества, от които се състои решението.

Например, помислете за разтвор, състоящ се от две химикали: бензол и толуен. Общ разтвор на 120 милилитра (mL) - 60 ml бензен и 60 ml толуен. Температурата на разтвора е 25 ° С и налягането на парата при 25 ° С е 95.1 mm rt.Изкуство. за бензол и 28.4 мм RT.Изкуство. За толула. Необходимо е да се изчисли налягането на парите на налягането. Можем да го направим с помощта на плътности на веществата, техните молекулни маси и стойности на налягане на парите:

Маса (бензол): 60 ml = 0.06 l × 876,50 kg / 1000 l = 0.053 kg = 53 g

Маса (толуен): 0.06 L × 866.90 kg / 1000 l = 0.052 kg = 52 g

Мол (бензол): 53 g × 1 mol / 78.11 g = 0,679 mol

Мол (толуен): 52 g × 1 mol / 92.14 g = 0.564 mol

Общ брой на белите: 0,679 + 0.564 = 1,243

Раздел на молци (бензол): 0.679 / 1,243 = 0.546

Дял от молци (толуен): 0.564 / 1,243 = 0,454

Решение: P_{решение} = P_БензенХ_Бензен + Пс_толуенХ_толуен

Пс_{решение} = (95.1 mm rt. Изкуство.) (0.546) + (28,4 mm RT. Изкуство.) (0,454)

Пс_{решение} = 51.92 mm rt. Изкуство. + 12.89 mm Rt. Изкуство. = 64.81 mm RT. Изкуство.

Съвети

За да се използва клаудеронното уравнение Clausius, температурата трябва да бъде посочена в степените на Келвин (означени на). Ако имате температура по Целзий, е необходимо да го конвертирате, като използвате следната формула: T_К = 273 + t_{° С}
Описания по-горе метод работи, защото енергията е пряко пропорционална на количеството топлина. Температурата на течността е единственият екологичен фактор, върху който зависи налягането на изпаренията.