Sisu

• Sammud
• Nõuanne
• Hoiatus
• Mida sa vajad

Keemias on "osaline rõhk" iga gaasi rõhk ümbritsevale keskkonnale mõjuvate gaaside segus, näiteks laboris oleva proovigaasi paak, sukelduja gaasipaak või ümbritsev ruum. atmosfääri. Saate arvutada iga segus sisalduva gaasi rõhu, kui teate selle massi, mahtu ja temperatuuri. Seejärel lisate gaasisegu kogurõhu saamiseks osalised rõhud või leiate kõigepealt kogurõhu ja seejärel osalise rõhu.

Sammud

1. osa 3-st: Gaasi omaduste mõistmine

1. 

   Käsitlege iga gaasi "ideaalse" gaasina. Keemias on ideaalne gaas see, mis suhtleb teiste gaasidega, ilma et nende molekulid neid köidaksid. Gaasimolekulid võivad üksteisega kokku põrgata ja ilma pilvepallita deformeerumata põrkuda.
   • Ideaalse gaasi rõhk suureneb, kui see kokku surutakse väiksemaks, ja väheneb, kui see hajub suuremasse ruumi. Seda suhet tuntakse kui Boyle'i seadust (nime saanud teadlane Robert Boyle). Matemaatiline valem näitab, et see seos on k = P x V või lihtsamalt öeldes k = PV, kus k on pidev seos rõhu ja mahu vahel, P on rõhk ja V on keha. piirkonnas.
   • Probleemile võib anda survet ühes paljudest erinevatest üksustest. Milles pascal (Pa) on määratletud kui ruutmeetrile mõjuva njuutoni jõud. Teine ühik on atmosfäär (atm), mida määratletakse kui maakera atmosfääri rõhku merepinnaga võrdsel kõrgusel. 1 atm rõhk on 101 325 Pa.
   • Ideaalse gaasi temperatuur tõuseb, kui maht suureneb, ja väheneb, kui maht väheneb. Seda suhet tuntakse Karli seadusena (nime saanud teadlane Jacques Charles). Selle matemaatiline valem on k = V / T, kus k on konstantne seos mahu ja temperatuuri vahel, V on maht ja T on temperatuur.
   • Gaasi temperatuur selles võrrandis arvutatakse Kelvini kraadides ja Kelvini kraadides, lisades Celsiuse kraadi 273 võrra.
   • Need kaks seost saab ühendada üheks võrrandiks: k = PV / T või kirjutada PV = kT.

2. 

   
   
   Määratleb gaasi mõõtmiseks kasutatava massiühiku. Gaasil on nii mass kui maht. Mahtusid mõõdetakse tavaliselt liitrites (l), kuid gaasi on kaks.
   • Tavamassid mõõdetakse grammides või, kui mass on piisavalt suur, kilogrammides.
   • Kuna enamik gaase on sageli nii kerged, mõõdetakse neid ka teise massivormiga, mida nimetatakse molaarmassiks või molaarmassiks. Molaarmass on defineeritud kui iga aatomi aatommassi summa gaasi koostises, kusjuures iga aatomi mass võrreldakse süsiniku massiga (väärtus 12).
   • Kuna aatomid ja molekulid on arvutamiseks nii väikesed, on gaasi mass määratletud moolides. Moolide arvu gaasikoguses saab arvutada, jagades gaasi massi selle molaarmassiga ja tähistatakse tähega n.
   • Saame gaasivõrrandi mis tahes konstandi k asendada n, moolide arvu ja uue konstandi R korrutisega. Nüüd on meil võrrand nR = PV / T või PV = nRT.
   • R väärtus sõltub ühikust, mida kasutatakse gaasi rõhu, mahu ja temperatuuri mõõtmiseks. Kui maht on liitrites, temperatuur Kelvini kraadides ja rõhk atmosfäärides, on see 0,0821 L atm / K mol. Võite ka kirjutada 0,0821 L atm K mol, et vältida mõõtühikutes jagamise kaldkriipsu kasutamist.

3. 

   
   
   Daltoni osalise surve seadus. Selle seaduse pakkus välja keemik ja füüsik John Dalton, kes tutvustas aatomitest koosneva keemilise elemendi kontseptsiooni esimest korda. Daltoni seadus ütleb, et gaasisegu kogurõhk on iga segus sisalduva gaasi kogurõhk.
   • Daltoni seaduse võib võrrandisse P kirjutada_kokku = P₁ + P₂ + P₃ ... rõhu P suurusega, mis võrdub segus olevate gaaside arvuga.
   • Daltoni seaduse võrrandi saab välja töötada gaaside korral, mille osarõhk ei ole teada, kuid mille maht ja temperatuur on teada. Gaasi osaline rõhk on rõhk, mida avaldab sama kogus gaasi ainult seda sisaldavas paagis.
   • Iga osalise rõhu korral võime ideaalse gaasivõrrandi PV = nRT ümber kirjutada ainult P-vormiks võrdusmärgi vasakul küljel. Seega peame jagama kaks poolt V-ga: PV / V = ​​nRT / V. Vasakpoolsed kaks V-d elimineeritakse, jättes P = nRT / V lõpuks.
   • Seejärel asendage see valem iga tähega P osalise rõhu võrrandi paremal küljel: P_kokku = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
   reklaam

Osa 2/3: Arvutage osarõhk ja seejärel kogurõhk

1. 

   
   
   
   
   Määrake antud probleemide osarõhuvõrrandid. Selle arvutuse illustreerimiseks oletame, et meil on 2-liitrine pudel, mis sisaldab 3 gaasi: lämmastik (N₂), hapnik (O₂) ja süsinikdioksiid (CO₂). Igas gaasis on 10 g ja iga gaasi temperatuur balloonis on 37 kraadi Celsiuse järgi. Peame leidma iga gaasi osalise rõhu ja silindrile mõjuva gaasisegu kogurõhu.
   • Osalise rõhu võrrand on kirjutatud järgmiselt P_kokku = P_Lämmastik + P_hapnik + P_{süsinikdioksiid}.
   • Kuna leiame iga gaasi rõhu, teame mahu, temperatuuri ja leiame iga gaasi mooli nende massi põhjal, kirjutatakse võrrand ümber järgmisele:_kokku = (nRT / V) _Lämmastik + (nRT / V) _hapnik + (nRT / V) _{süsinikdioksiid}

2. 

   
   
   Teisendage temperatuur Kelvini kraadini. Gaaside temperatuur on 37 kraadi Celsiuse järgi, nii et 310 kraadi K saamiseks lisame 37 pluss 273.

3. 

   Leidke pudelis iga gaasi moolide arv. Gaasimoolide arv on gaasi mass jagatud selle molaarmassiga, kus molaarmass on iga aine moodustava aatomi kogu mass.
   • Esimese gaasi korral on lämmastikul molekulivalem (N₂), on iga aatomi mass 14. Kuna lämmastikumolekulil on kaks aatomit, peame lämmastiku molekulmass 28 saamiseks korrutama 14 2-ga. Seejärel jagage mass grammides 10g-ga. moolide arvu saamiseks anna 28, ümardage tulemus ligikaudu 0,4 mol lämmastikgaasini.
   • Teise gaasi korral on hapnikul molekulivalem (O₂), iga aatomi mass on 16. Hapniku molekulil on ka kaks aatomit, hapniku molekuli massi saamiseks 32 tuleb korrutada 16 2-ga. 10g jagamine 32-ga annab ligikaudse tulemuse. 0,3 mooli hapnikku pudelis.
   • Kolmas gaas on valem süsinikdioksiid (CO₂) on 3 aatomit: üks süsinikuaatom massiga 12, kaks hapniku aatomit iga massiga aatomi 16. Lisame kolme aatomi massi: 12 + 16 + 16 = 44 on mass molekul. 10g jagamine 44-ga annab umbes 0,2 mooli süsinikdioksiidi.

4. 

   
   
   Ühendage võrrandisse mooli, mahu ja temperatuuri väärtused. Nüüd näeb võrrand välja selline: P_kokku = (0,4 * R 310/2) _Lämmastik + (0,3 * R * 310/2) _hapnik + (0,2 * R * 310/2) _{süsinikdioksiid}.
   • Lihtsuse huvides jätame väärtuste mõõtühiku välja. Need võrrandid hävitatakse pärast võrrandi lahendamist, jättes rõhku ainult tulemuse mõõtühiku.

5. 

   Asendage konstandi R väärtus. Töötame välja osa- ja üldrõhu tulemused atmosfäärides, seega kasutame R-väärtust 0,0821 L atm / K mol. Selle väärtuse lisamine võrrandisse annab P_kokku =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Lämmastik + (0,3 *0,0821 * 310/2) _hapnik + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{süsinikdioksiid}.

6. 

   Arvutage iga gaasi osarõhk. Nüüd, kui oleme oma väärtused ühendanud, on järgmine asi, mida teha, see lahendada.
   • Lämmastiku osalise rõhu korral korrutage 0,4 mol konstandi 0,0821 ja temperatuuriga 310 K, jagage seejärel 2 liitriga: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm (umbes).
   • Hapniku osarõhu saamiseks korrutage 0,3 mol konstandi 0,0821 ja temperatuuriga 310 K, jagage seejärel 2 liitriga: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm (umbes).
   • Süsinikdioksiidi osalise rõhu saamiseks korrutage 0,2 mol konstantsega 0,0821 ja temperatuuriga 310 K 310/2 = 2,54 atm (umbes).
   • Kogurõhu leidmiseks liidake nüüd need rõhud: P_kokku = 5,09 + 3,82 + 2,54 = 11,45 atm (umbes).
   reklaam

3. osa 3-st: arvutage üldrõhk ja seejärel osaline rõhk

1. 

   Määrake ülerõhu osarõhuvõrrand. Jällegi oletame, et meil on 2-liitrine pudel, mis sisaldab 3 gaasi: lämmastik (N₂), hapnik (O₂) ja süsinikdioksiid (CO₂). Igas gaasis on 10 g ja iga ballooni gaasi temperatuur on 37 kraadi Celsiuse järgi.
   • Kelvini temperatuur on endiselt 310 kraadi ja täpselt nagu eespool, on ka meil umbes 0,4 mol lämmastikku, 0,3 mooli hapnikku ja 0,2 mooli süsinikdioksiidi.
   • Samamoodi arvutame tulemused atmosfääri all, nii et kasutame R-väärtust 0,0821 L atm / K mol.
   • Sel hetkel jääb osarõhuvõrrand: P_kokku =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Lämmastik + (0,3 *0,0821 * 310/2) _hapnik + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{süsinikdioksiid}.

2. 

   Lisage gaasisegu kogu mooli leidmiseks silindris iga gaasi moolide arv. Kuna silindris olevate gaaside mahud ja temperatuurid on samad ning gaasi molekulmass korrutatakse samuti sama konstandiga, saame matemaatika jaotusomaduse abil kirjutada Protsess on P_kokku = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • Lisage 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mooli gaasisegu. Võrrand taandub veelgi väärtusele P_kokku = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   Leidke gaasisegu kogurõhk. Võtke 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol (umbes).

4. 

   Leidke iga segu moodustava gaasi osakaal. Jagate gaasi moolide arvu gaasisegu kogu moolidega.
   • Lämmastikku on meil 0,4 mooli, seega võtame gaasisegus (umbes) 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%).
   • Meil on 0,3 mooli hapnikku, seega võtame gaasisegus (umbes) 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%).
   • Meil on 0,2 mooli süsinikdioksiidi, seega võtame gaasisegus 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%).
   • Kuigi ülaltoodud ligikaudsed protsendid moodustavad ainult 0,99, siis tegelikkuses korratakse kümnendkohti, kusjuures summa on koma järel 9-seeria. Definitsiooni järgi on see võrdne 1 või 100 protsendiga.

5. 

   Osarõhu leidmiseks korrutage gaasi massi suhe üldrõhuga.
   • Võtke 0,44 * 11,45 = 5,04 atm (umbes).
   • Võtke 0,33 * 11,45 = 3,78 atm (umbes).
   • Võtke 0,22 * 11,45 = 2,52 atm (umbes).
   reklaam

Nõuanne

• Esmalt märkate väikest lahknevust osalise rõhu ja osalise rõhu arvutamise ning osalise rõhu arvutamise vahel. Pidage meeles, et arvutatud väärtused on ainult ligikaudsed, kuna ümardame koma järel 1 või 2 numbrini, et need oleksid lihtsamad.Kui kasutame arvutusi ümardamiseta arvutuste tegemiseks, on nende kahe meetodi vaheline kõrvalekalle veelgi väiksem, isegi mitte.

Hoiatus

• Sukeldujate jaoks on teadmised gaasi osalisest rõhust eriti olulised, kuna see on seotud nende eluga. Liiga madal hapniku osaline rõhk võib põhjustada teadvuse kaotuse või surma, liiga kõrge lämmastiku või hapniku osaline rõhk aga mürgistuse.

Mida sa vajad

• Sülearvuti
• Teatmik aatommassi / molaarmassi kohta