Jak obliczyć presse para

Czy kiedykolwiek opuściłeś butelkę wody przez kilka godzin pod palącym słońcem i usłyszał "syczenie" dźwięk, otwierając go? Ten dźwięk jest spowodowany ciśnieniem pary. W chemii ciśnienie pary jest ciśnieniem renderowanym przez płynną parę, która odparowuje w hermetycznie zamkniętym naczyniu. Aby znaleźć ciśnienie pary w danej temperaturze, użyj równania klauzul Klapaiona: Ln (p1 / p2) = (Δh_Vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Kroki

Metoda 1 z 3:

Korzystanie z równania Klapaiona Clausiusa

jeden. Nagraj równanie Klapaiona Clausiusa, które służy do obliczania ciśnienia pary, gdy zmienia się w czasie. Formuła ta może być używana w większości problemów fizycznych i chemicznych. Równanie jest następujące: Ln (p1 / p2) = (Δh_Vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), Gdzie:

ΔH_Vap - Enthalpy odparowywanie cieczy. Jest to z reguły, można znaleźć w tabeli w podręcznikach chemii.
R - stała gazowa równa 8,314 j / (k × mol)
T1 - Temperatura początkowa (przy czym znana jest ciśnienie pary).
T2 - Końcowa temperatura (w której ciśnienie para jest nieznane).
P1 i P2 - Para parowa w T1 i T2, odpowiednio.

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 2

2. Dgłani do wartości wartości wartości w równaniu wyceny. Większość zadań otrzymuje dwie wartości temperatury i wartości ciśnienia lub dwa wartości ciśnienia i wartość temperatury.

Na przykład, naczynie jest płynowo w temperaturze 295 K, a jego ciśnienie pary wynosi 1 atmosferę (1 bankomat). Znajdź ciśnienie oparów w temperaturze 393 k. Tutaj otrzymujesz dwie wartości temperatury i wartość ciśnienia, dzięki czemu można znaleźć inną wartość ciśnieniową z równaniem Klapaiona Clausius. Zastępowanie tych wartości w formule otrzymasz: Ln (1 / p2) = (Δh_Vap/ R) ((1/393) - (1/295)).

Należy pamiętać, że w równaniu Klapaiona Clausius temperatura jest zawsze mierzona w Kelwinie, a ciśnienie w dowolnych jednostkach pomiaru (ale powinny być takie same dla P1 i P2).

Obraz zatytułowany oblicz ciśnienie pary Krok 3

3. Substytut stałe. Równanie Klapaiona Clausius zawiera dwie stałe: R i ΔH_Vap. R jest zawsze równy 8,314 j / (k × mol). Wartość ΔH_Vap (Entalpia parowania) zależy od substancji, ciśnienie pary, której próbujesz znaleźć - ta stała, z reguły, można znaleźć w tabeli w podręcznikach w chemii lub na stronie (na przykład, tutaj).

W naszym przykładzie zakładamy, że woda jest w naczyniu. ΔH_Vap Woda wynosi 40,65 kJ / mola lub równa 40650 j / mol.

Zastępcze stałe w formule i uzyskać: LN (1 / P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 4

cztery. Zdecyduj równanie za pomocą operacji algebraicznych.

W naszym przykładzie nieznana zmienna jest pod znakiem logarytmu naturalnego (LN). Aby pozbyć się logarytmu naturalnego, obróć obie strony równania do stopnia stałej matematycznej "E". Innymi słowy, ln (x) = 2 → e = e → x = e.

Teraz zdecyduj o równaniu:

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

Ln (1 / p2) = (4889.34) (- 0,00084)

(1 / p2) = e

1 / p2 = 0,0165

P2 = 0.0165 = 60,76 att. Ma sens, ponieważ wzrost temperatury w hermetycznie zamkniętym naczyniu przy 100 stopniach doprowadzi do wzrostu odparowania, co znacznie zwiększy ciśnienie pary.

Metoda 2 z 3:

Obliczanie presji pary w rozwiązaniach

jeden. Zapisz Prawa Raul. W prawdziwym życiu znajduje się czyste płyny, często mamy do czynienia z rozwiązaniami. Roztwór otrzymuje się przez dodanie małej ilości pewnej substancji chemicznej, zwanej "substancją rozpuszczoną", do większej liczby innych substancji chemicznych o nazwie "rozpuszczalnik". W przypadku rozwiązań należy stosować prawo Raoula:P_rozwiązanie = P_{rozpuszczalnik}X_{rozpuszczalnik}, Gdzie:

P_rozwiązanie - Pary presja.
P_{rozpuszczalnik} - Ciśnienie pary rozpuszczalnika.
X_{rozpuszczalnik} - część molowa rozpuszczalnika.
Jeśli nie wiesz, co jest "mole Share", czytaj dalej.

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 6

2. Określ, która substancja będzie rozpuszczalnikiem, a niektóre - subluta. Przypomnijmy, że rozpuszczona substancja jest substancją rozpuszczoną w rozpuszczalniku, a rozpuszczalnikiem jest substancją rozpuszczającą.

Rozważmy przykład syropu. Aby uzyskać syrop, jedna część cukru rozpuszcza się w jednej części wody, więc cukier jest rozpuszczoną substancją, a woda jest rozpuszczalnikiem.

Należy pamiętać, że wzór chemiczny sacharozy (zwykły cukier): c₁₂H₂₂O_jedenaście. Będzie musiała być dalej.

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 7

3. Znajdź temperaturę rozwiązania, ponieważ wpłynie mu na presję swojej pary. Im wyższa temperatura, tym wyższa ciśnienie pary, ponieważ tworzenie się pary wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

W naszym przykładzie zakłada się, że temperatura syropu wynosi 298 K (około 25 ° C).

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 8

cztery. Znajdź ciśnienie pary rozpuszczalnika. W książkach referencyjnych chemii podaje się ciśnienie oparów wielu wspólnych chemikaliów, ale z reguły, takie wartości podano w temperaturach substancji w temperaturze 25 ° C / 298 do lub w temperaturze wrzenia. Jeśli takie temperatury podano w zadaniu, użyj wartości z ksiąg referencyjnych - w przeciwnym razie musisz obliczyć ciśnienie oparów w tej temperaturze substancji.

Aby to zrobić, użyj równania Klapaiona Clausius, zastępując ciśnienie oparów i temperaturę 298 K (25˚С) zamiast P1 i T1, odpowiednio.

W naszym przykładzie temperatura roztworu wynosi 25 ° C, więc użyj wartości od tabel referencyjnych - ciśnienie pary wodnej w 25 ° C wynosi 23,8 mm Posterka Mercury.

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary Krok 9

pięć. Znajdź frakcję molową rozpuszczalnika. Aby to zrobić, znajdź stosunek liczby moli substancji do całkowitej liczby moli wszystkich substancji w roztworze. Innymi słowy, część molowa każdej substancji jest równa (liczba moli substancji) / (całkowita liczba moli wszystkich substancji).

Załóżmy, że do przygotowania syropu użyłeś 1 l wody i 1 l sacharozy (cukru). W tym przypadku konieczne jest znalezienie liczby moli każdej substancji. Aby to zrobić, musisz znaleźć wiele każdej substancji, a następnie użyć mas molowych tych substancji, aby uzyskać ćmy.

Masa 1 l wody = 1000 g

Masa 1 L Sahara = 1056,7

Mole (woda): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol

Kret (sacharoza): 1056,7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3,08 mol (zauważ, że możesz Znajdź molową wagę sacharoza z wzoru chemicznego C₁₂H₂₂O_jedenaście).

Całkowita liczba moli: 55,51 + 3,08 = 58,59 mole

Podziel molowy wody: 55,51 / 58,59 = 0,947.

Obraz zatytułowany oblicz ciśnienie pary Krok 10

6. Teraz zastąp dane i znalezione wartości w równaniu Raoul, które jest na początku tej sekcji (P_rozwiązanie = P_{rozpuszczalnik}X_{rozpuszczalnik}).

W naszym przykładzie:

P_rozwiązanie = (23,8 mm rt. Sztuka.) (0,947)

P_rozwiązanie = 22,54 mm Hg. Sztuka. Ma sens, ponieważ niewielka ilość cukru rozpuszczono w dużej ilości wody (jeśli mierzono w melasie - w litrach ich liczba jest taka sama), więc ciśnienie oparów nieco spadnie.

Metoda 3 z 3:

Obliczanie presji pary w specjalnych przypadkach

jeden. Definicja standardowych warunków. Często w chemii wykorzystuje temperaturę i ciśnienie jako rodzaj wartości "domyślnych". Takie wartości nazywane są standardowymi temperaturami i ciśnieniem (lub standardowymi warunkami). W zadaniach podejmowania presji pary, standardowe warunki są często wspomniane, więc lepiej jest zapamiętać standardowe wartości:

Temperatura: 273,15 k / 0˚C / 32 f
Ciśnienie: 760 mm RT.Sztuka./ 1 atm./ 101,325 kPa

Obraz zatytułowany Oblicz ciśnienie pary krok 12

2. Przepisz równanie Klapaiona-Clausiusa, aby znaleźć inne zmienne. W pierwszej części tego artykułu pokazano, jak obliczyć ciśnienie pary czystej substancji. Jednakże, nie we wszystkich zadaniach, musisz znaleźć ciśnienie P1 lub P2- w wielu zadaniach, musisz obliczyć temperaturę lub wartość ΔH_Vap. W takich przypadkach przepisują równanie Klapaiona Clausiusa, nieznana wartość po jednej stronie równania.

Na przykład podano nieznany ciecz, którego ciśnienie pary wynosi 25 Torr w 273 K i 150 Torr w 325 k. Konieczne jest znalezienie entalpy odparowania tego płynu (to znaczy, ΔH_Vap). Rozwiązywanie tego problemu:

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 Teraz są wartościami:

8,314 J / (K × MOL) × (-1,79) / (- 0,00059) = ΔH_Vap

8,314 J / (K × MOL) × 3033,90 = ΔH_Vap = 25223,83 j / mol

Obraz zatytułowany Krok ciśnienia parowego 13

3. Rozważ ciśnienie pary substancji rozpuszczonej. W naszym przykładzie, z drugiej części tego artykułu, substancja rozpuszczona - cukier - nie odparuje, ale jeśli substancja rozpuszczona wytwarza pary (odparowano), należy rozważyć ciśnienie takiej pary. Aby to zrobić, użyj zmodyfikowanego widoku równania Raoul: P_rozwiązanie = Σ (p_substancjaX_substancja), gdzie symbol σ (sigma) oznacza, że konieczne jest dodanie wartości ciśnienia pary wszystkich substancji, z których składa się rozwiązanie.

Na przykład rozważ roztwór składający się z dwóch chemikaliów: benzenu i toluenu. Całkowity roztwór 120 mililitrów (ml) - 60 ml benzenu i 60 ml toluenu. Temperatura roztworu wynosi 25 ° C, a ciśnienie pary w temperaturze 25 ° C wynosi 95,1 mm RT.Sztuka. dla benzenu i 28,4 mm rt.Sztuka. Dla Toloole. Konieczne jest obliczenie ciśnienia pary ciśnieniowej. Możemy to zrobić za pomocą gęstości substancji, ich mas molekularnych i wartości ciśnieniowych pary:

Masa (benzen): 60 ml = 0,06 L × 876,50 kg / 1000 L = 0,053 kg = 53 g

Masa (toluen): 0,06 L × 866,90 kg / 1000 L = 0,052 kg = 52 g

Mole (benzen): 53 g × 1 mol / 78,11 g = 0,679 mol

Kret (toluen): 52 g × 1 mol / 92.14 g = 0,564 mol

Całkowita liczba moli: 0,679 + 0,564 = 1,243

Udział moledowy (benzen): 0,679 / 1,243 = 0,546

Udział moledowy (toluen): 0,564 / 1,243 = 0,454

Rozwiązanie: P_rozwiązanie = P_benzenX_benzen + P_toluenX_toluen

P_rozwiązanie = (95,1 mm RT. Sztuka.) (0,546) + (28,4 mm RT. Sztuka.) (0,454)

P_rozwiązanie = 51,92 mm rt. Sztuka. + 12,89 mm Rt. Sztuka. = 64,81 mm Rt. Sztuka.

Rada

Aby użyć równania kazeczkowego Clausius, temperatura musi być wskazana w stopniach Kelvina (oznaczona). Jeśli masz temperaturę Celsjusza, konieczne jest przekonwertowanie go za pomocą następującego wzoru: T_K = 273 + t_DO
Metoda opisana powyżej działa, ponieważ energia jest bezpośrednio proporcjonalna do ilości ciepła. Temperatura płynu jest jedynym czynnikiem środowiskowym, na którym zależy ciśnienie pary.