nemuchtorstont.ru

Bereken dampdruk

Het jy al ooit `n bietjie sissende geluid gehoor toe jy `n bottel water oopgemaak het wat jy `n paar uur in die warm son gelos het? Dit word veroorsaak deur `n beginsel genoem dampdruk

. In chemie is die dampdruk die druk wat op die mure van geslote ruimte uitgeoefen word deur `n stof te verdamp (om in gas te verander). Om die dampdruk by `n gegewe temperatuur te bepaal, gebruik die Clausius-Clapeyron vergelyking: ln (P1 / P2) = (ΔHvap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

stappe

Metode 1
Pas die Clausius-Clapeyron vergelyking toe

Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 1
1
Skryf die vergelyking van Clausius-Clapeyron neer. Die formule vir die berekening van die dampdruk waarteen `n verandering in die dampdruk oor `n sekere tydperk gegee word, word genoem die vergelyking van Clausius-Clapeyron (genoem na fisici Rudolf Clausius en Benoit Paul Émile Clapeyron). Dit is die formule wat jy gewoonlik nodig het om algemene dampdrukprobleme op te los in fisika en chemie lesse. Die formule lyk soos volg: ln (P1 / P2) = (ΔHvap/ r) ((1 / T2) - (1 / T1)). In hierdie formule verwys die veranderlikes na:
  • ΔHvap: Die entalpie van die verdamping van `n vloeistof. U kan dit gewoonlik in `n tabel in die agterkant van `n chemie studieboek vind.
  • R: Die werklike gas konstante, of 8.314 J / (K × Mol).
  • T1: Die temperatuur waarvoor die dampdruk bekend is (of die aanvanklike temperatuur).
  • T2: Die temperatuur waarvoor die dampdruk bepaal moet word (dws die finale temperatuur).
  • P1 en P2: Die dampdruk by die temperature T1 en T2 onderskeidelik.
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 2
    2
    Vervang die veranderlikes wat jy ken. Die Clausius-Clapeyron-vergelyking lyk ongemaklik omdat dit soveel verskillende veranderlikes bevat, maar dit is nie regtig moeilik nie, mits jy die regte inligting het. Die eenvoudigste stellings oor die dampdruk gee jou twee temperatuurwaardes en die waarde van `n druk, of twee druk en `n temperatuur. As jy dit het, dan is dit `n stukkie koek.
  • Veronderstel byvoorbeeld dat die stelling aandui dat `n vaartuig vol vloeistof is by 295 K, waarvan die dampdruk gelyk is aan 1 atmosfeer (atm). Die vraag is: Wat is die dampdruk by 393 K? Ons het twee temperatuurwaardes en `n druk, sodat ons die ander drukwaarde kan vind met die vergelyking van Clausius-Clapeyron. Vervang die waardes vir die veranderlikes en kry ons ln (1 / P2) = (ΔHvap/ r) ((1/393) - (1/295)).
  • Let daarop dat in Clausius-Clapeyron vergelykings jy altyd Kelvin gebruik as `n temperatuur. U kan elke eenheid vir die druk gebruik, solank dit dieselfde is vir beide P1 en P2.
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 3
    3
    Voer die konstantes in. Die Clausius-Clapeyron vergelyking bevat twee konstantes: R en ΔHvap. R is altyd gelyk aan 8,314 J / (K × Mol). ΔHvap (die entalpie van verdamping), maar dit hang af van die stof waar jy die dampdruk ondersoek. Soos reeds hierbo aangedui, kan u ΔHvap waardes vir `n groot aantal stowwe in die agterkant van chemie of fisika boeke, of moontlik aanlyn (soos byvoorbeeld, here.)
  • Verbeel ons in ons voorbeeld dat ons vloeistof suiwer water is. Ons kyk na `n tafel met ΔHvap waardes, sien ons dat ΔHvap ongeveer 40,65 KJ / mol. Omdat ons joule gebruik vir die waarde van H (in plaas van kilojoules), kan ons dit omskakel na `40,650 J / mol.`
  • Die invoeging van die konstantes in ons vergelyking gee ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295)).
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 4
    4
    Los die vergelyking op. As alle veranderlikes in die vergelyking ingevoer is (behalwe vir die veranderlike wat u wil oplos), moet u die vergelyking volgens die standaardreëls oplos.
  • Die enigste moeilike punt om ons vergelyking op te los (ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))) handel oor die natuurlike logaritme log (ln). U kan dit elimineer deur beide kante van die vergelyking as `n krag vir die wiskundige konstante te gebruik e. So: "ln (x) = 2 → eln (x) = e2 → x = e2.`
  • Nou kan ons ons vergelyking oplos:
  • ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
  • ln (1 / P2) = (4,889.34) (- 0.00084)
  • (1 / P2) = e(-4.107)
  • 1 / P 2 = 0,0165
  • P 2 = 0,0165-1 = `60,76 atm.`Dit lyk reg - in `n afgeslote ruimte verhoog die temperatuur byna 100 grade (tot byna 20 grade meer as die kookpunt van water) `n baie waterdamp, wat die druk aansienlik sal toeneem.

    • Metode 2
    Bepaal die dampdruk met oplossings

    Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 5
    1
    Skryf die Wet van Raoult neer. In die werklike lewe is dit skaars dat jy te doen het met `n enkele suiwer oplossing - gewoonlik gaan dit oor vloeistowwe wat mengsels van verskillende saamgestelde stowwe is. Van die bekendste van hierdie mengsels word gemaak deur die oplos van `n klein hoeveelheid van `n sekere chemiese, die los stof op in `n groot hoeveelheid van `n stof, dit oplosmiddel (of oplosmiddel) na een oplossing Om te skep In hierdie gevalle is dit nuttig om kennis te hê van `n vergelyking genaamd die Wet van Raoult (na die fisikus François-Marie Raoult) wat soos volg lyk: Poplossing= PoplosmiddelXoplosmiddel. In hierdie formule verwys die veranderlikes na:
    • Poplossing: Die dampdruk van die volledige oplossing (alle gekombineerde komponente)
    • Poplosmiddel: Die dampdruk van die oplosmiddel
    • Xoplosmiddel: Die molfraksie van die oplosmiddel.
    • Moenie bekommerd wees as u terme het nie "mol breuk" weet nie - ons verduidelik hulle in die volgende paar stappe.
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 6
    2
    Identifiseer die oplosmiddel en die opgeloste oplossing in u oplossing. Voordat jy die dampdruk van `n saamgestelde vloeistof kan bereken, moet jy die stowwe wat jy werk, analiseer. As `n herinnering word `n oplossing gevorm wanneer `n stof in `n oplosmiddel opgelos word. Die chemiese stof wat oplos, is altyd die opgeloste stof en die chemiese waarin dit opgelos word, is altyd die oplosmiddel.
  • In hierdie afdeling, laat ons die konsepte wat ons bespreek deur `n eenvoudige voorbeeld illustreer. Gestel ons wil die dampdruk van gewone stroop bepaal. In die algemeen bestaan ​​gewone stroop uit een deel suiker wat in een deel water opgelos is, sodat ons dit kan verklaar Suiker is die solute en water is die oplosmiddel.
  • Let wel: die chemiese formule vir sukrose (granulêre suiker) is C12H22O11. Dit sal binnekort belangrik wees.
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 7
    3


    Bepaal die temperatuur van die oplossing. Soos ons in die gedeelte hierbo oor Clausius Clapeyron gesien het, sal die temperatuur van `n vloeistof die dampdruk beïnvloed. Oor die algemeen, hoe hoër die temperatuur, hoe groter die dampdruk - met die temperatuur wat hoër word, sal meer vloeistof verdamp, wat die dampdruk in die geslote ruimte verhoog.
  • Kom ons neem byvoorbeeld die huidige temperatuur van die gewone stroop 298 K (ongeveer 25o C).
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 8
    4
    Bepaal die dampdruk van die oplosmiddel. Chemiese verwysingsmateriale het gewoonlik dampdrukwaardes vir baie algemene stowwe en verbindings, maar dit geld gewoonlik slegs by `n temperatuur van 25 ° C / 298 K of by die kookpunt. As die temperatuur van die oplossing een van hierdie waardes het, kan u die verwysingswaarde gebruik. Indien nie, moet u die dampdruk teen die huidige temperatuur vind.
  • Die Clausius-Clapeyron vergelyking kan hier nuttig wees - gebruik die verwysingswaarde vir die dampdruk en 298 K (25o C) vir P1 en T1 onderskeidelik.
  • In ons voorbeeld is die mengsel 25o C, so ons kan die maklike verwysingstabelle gebruik. Ons sien dat water by 25 ° C `n dampdruk van 23,8 mm HG
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 9
    5
    Bepaal die molêre fraksie van die oplosmiddel. Die laaste ding wat ons moet doen voordat ons kan oplos, is om die molêre fraksie van die oplosmiddel te bepaal. Om molfrakties te vind is baie eenvoudig: omskep die komponente in Mol, en bepaal dan die persentasie van die totale aantal mol in die stof wat elke komponent verbruik. Met ander woorde, die molfraksie van elke komponent is gelyk aan (aantal Mol van komponent) / (totale aantal Mol van die stof).
  • Veronderstel daar vir ons resep van stroop 1 liter (1) water en 1 liter sukrose (suiker) nodig is. In daardie geval moet ons die aantal mol van elkeen vind. Om dit te doen bepaal ons die massa van elkeen, om dan die molêre massa van die stof om te skakel na die aantal Mol.
  • Massa (1 l water): 1000 gram (g)
  • Massa (1 l vir rou suiker): ongeveer 1.056.7 g
  • Mol (water): 1000 gram × 1 mol / 18.015 g = 55.51 Mol
  • Mole (sukrose): 1.056.7 gram × 1 Mol / 342.2965 g = 3.08 mol (let op dat jy die molêre massa sukrose kan met behulp van die chemiese formule, C, bepaal word12H22O11.)
  • Totale aantal mol: 55.51 + 3.08 = 58.59 mol
  • Molfrekwensie van water: 55.51 / 58.59 = 0,947
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 10
    6
    Los dit op. Nou het ons uiteindelik alles wat nodig is om die vergelyking van Raoult se wet op te los. Hierdie deel is verrassend eenvoudig: vervang die waardes vir die veranderlikes in die vereenvoudigde vergelyking van die Wet van Raoult aan die begin van hierdie afdeling (Poplossing = PoplosmiddelXoplosmiddel).
  • Nadat u die waardes wat u kry, vervang:
  • Poplossing = (23,8 mm Hg) (0.947)
  • Poplossing = `22,54 mm Hg.`Dit blyk korrek te wees. Wat Mol betref, word slegs `n bietjie suiker in `n groot hoeveelheid water opgelos (alhoewel hulle eintlik dieselfde volume het), dus sal die dampdruk net effens afneem.

    • Metode 3
    Bepaal die dampdruk in spesiale gevalle

    Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 11
    1
    Wees bewus van die standaard temperatuur en druk omstandighede. Wetenskaplikes gebruik dikwels `n aantal vaste waardes vir temperatuur en druk, as `n soort handige `standaard`. Hierdie waardes word standaard temperatuur en druk genoem (die standaardtoestande). Probleme met dampdruk gebruik dikwels die standaardtoestande, dus dit is nuttig om hierdie waardes te memoriseer. Die standaard temperatuur en druk word gedefinieer as:
    • temperatuur: 273,15 K / 0 C / 32 F
    • druk: 760 mm Hg / 1 atm / 101.325 kilopascals
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 12
    2
    Bestel die Clausius-Clapeyron vergelyking om ander veranderlikes te vind. In ons voorbeeld in deel 1 het ons gesien dat die vergelyking van Clausius-Clapeyron baie nuttig is om die dampdruk van suiwer stowwe te vind. Maar nie elke vraag gaan oor die bepaling van P1 of P2 nie - in baie gevalle sal jy gevra word om `n temperatuurwaarde te vind, of soms selfs `n ΔHvap waarde. Gelukkig is die bepaling van die korrekte antwoord in hierdie gevalle nie meer net `n kwessie van die herskryf van die vergelyking nie, sodat die veranderlike wat u op die punt staan ​​om op te los, aan die een kant van die gelyksoort geïsoleer word.
  • Byvoorbeeld, laat ons sê dat daar `n onbekende vloeistof is met `n dampdruk van 25 torr by 273 K en 150 torr by 325 K, en ons wil die verdampingsentalpie van hierdie vloeistof bepaal (ΔHvap). Ons kan dit oplos as:
  • ln (P1 / P2) = (ΔHvap/ r) ((1 / T2) - (1 / T1))
  • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (ΔHvap/ R)
  • R × (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = ΔHvap Nou vul ons ons waardes in:
  • 8,314 J / (K × Mol) × (-1,79) / (- 0,00059) = ΔHvap
  • 8,314 J / (K × Mol) × 3,033.90 = ΔHvap = 25,223.83 J / Mol
  • Prent getiteld Bereken dampdruk Stap 13
    3
    Oorweeg die dampdruk van die opgeloste stof wanneer dit damp veroorsaak. Deur die bostaande voorbeeld van die Wet van Raoult, veroorsaak die opgeloste suiker, self nie, damp by normale temperature nie (wanneer was die laaste keer dat jy `n bak suiker verdamp het?) Maar wanneer die opgeloste nie verdamp, dit sal die dampdruk beïnvloed. Ons kan dit demonstreer met behulp van `n aangepaste weergawe van Raoult se wet: Poplossing = Σ (PkomponentXkomponent) Die sigma simbool (Σ) beteken dat ons die dampdruk van alle komponente moet byvoeg om die antwoorde te kry.
  • Gestel ons het byvoorbeeld `n oplossing van twee chemikalieë gemaak: benzeen en tolueen. Die totale volume van die oplossing is 120 milliliter (ml) - 60 ml benseen en 60 ml tolueen. Die temperatuur van die oplossing is 25 ° C en die dampdruk van elk van hierdie chemikalieë by 25 ° C is 95,1 mm Hg vir benseen en 28.4 mm Hg vir tolueen. Op grond van hierdie waardes moet jy die dampdruk van die oplossing bepaal. Ons kan dit soos volg doen met die standaard digtheid, molêre massa en dampdruk van ons twee chemikalieë:
  • Massa (benseen): 60 ml = 0,060 l &tye 876.50 kg / 1.000 l = 0.053 kg = 53 g
  • Massa (tolueen): 0.060 l &keer 866,90 kg / 1,000 l = 0,052 kg = 52 g
  • Mol (benseen): 53 g × 1 Mol / 78.11 g = 0.679 Mol
  • Mol (tolueen): 52 g × 1 Mol / 92,14 g = 0,564 Mol
  • Totale aantal mol: 0.679 + 0.564 = 1.243
  • Molfraksie (benseen): 0.679 / 1.243 = 0.546
  • Molfraksie (tolueen): 0.564 / 1.243 = 0.454
  • Los op: Poplossing = PbenseenXbenseen + PtolueenXtolueen
  • Poplossing = (95,1 mm Hg) (0,546) + (28,4 mm Hg) (0,444)
  • Poplossing = 51,92 mm Hg + 12,89 mm Hg = 64,81 mm Hg

    • wenke

    • Om die bogenoemde Clausius Clapeyron vergelyking te kan gebruik, moet die temperatuur in Kelvin gemeet word (aangedui as K). As die temperatuur in grade Celsius gegee word, moet u dit omskep met die volgende formule: Tk = 273 + Tc
    • Bogenoemde metodes werk omdat energie direk eweredig is aan die hoeveelheid hitte wat verskaf word. Die temperatuur van die vloeistof is die enigste omgewingsfaktor waaraan die dampdruk hang.
    Deel op sosiale netwerke:

    Verwante