Як разлічыць парцыяльны ціск: 14 крокаў (з фота) - Чаявыя

Задаволены

Крокі
Парада
Папярэджанне
Што вам трэба

У хіміі "парцыяльны ціск" - гэта ціск кожнага газу ў сумесі газаў, якія ўздзейнічаюць на навакольнае асяроддзе, напрыклад, у рэзервуары для ўзору газаў у лабараторыі, у баку для вадалаза або ў навакольным прасторы. атмасфера. Вы можаце вылічыць ціск кожнага газу ў сумесі, калі ведаеце яго масу, аб'ём і тэмпературу. Затым вы дадаеце парцыяльны ціск, каб атрымаць агульны ціск газавай сумесі, альбо вы спачатку знаходзіце агульны ціск, а потым - парцыяльны.

Крокі

Частка 1 з 3: Разуменне ўласцівасцей газу

Разглядаць кожны газ як "ідэальны". У хіміі ідэальны газ - гэта той, які ўзаемадзейнічае з іншымі газамі, не прыцягваючыся да сваіх малекул. Малекулы газу могуць сутыкацца паміж сабой і адскокваць, як більярдныя шары, без дэфармацыі.
- Ціск ідэальнага газу павялічваецца па меры яго сціскання ў меншую прастору і памяншэння па меры рассейвання ў большую прастору. Гэтыя адносіны вядомыя як закон Бойла (названы ў гонар вучонага Роберта Бойла). Формула па матэматыцы паказвае, што гэтая залежнасць роўная k = P x V, а прасцей кажучы k = PV, дзе k - пастаянная залежнасць паміж ціскам і аб'ёмам, P - ціск, V - цела. плошчы.
- Праблеме можна даць ціск у адным з мноства розных блокаў. У якім паскаль (Па) вызначаецца як сіла ньютона, якая дзейнічае на квадратны метр. Іншая адзінка - атмасфера (атм), якая вызначаецца як ціск зямной атмасферы на вышыні, роўнай узроўню мора. Ціск у 1 атм складае 101 325 Па.
- Тэмпература ідэальнага газу павялічваецца па меры павелічэння аб'ёму і памяншэння па меры памяншэння аб'ёму. Гэтыя адносіны вядомыя як закон Чарльза (названы ў гонар вучонага Жака Шарля). Матэматычная формула гэтага з'яўляецца k = V / T, дзе k - пастаянная залежнасць паміж аб'ёмам і тэмпературай, V - аб'ём, T - тэмпература.
- Тэмпература газу ў гэтым раўнанні вылічаецца ў градусах Кельвіна, а градусаў Кельвіна - дадаўшы градусы Цэльсія на 273.
- Гэтыя дзве суадносіны можна аб'яднаць у адно ўраўненне: k = PV / T, альбо іх можна запісаць як PV = kT.
Вызначае адзінку масы, якая выкарыстоўваецца для вымярэння газу. Газ мае як масу, так і аб'ём. Аб'ём звычайна вымяраецца ў літрах (л), але ёсць дзве масы газу.
- Звычайныя масы вымяраюцца ў грамах або, калі маса досыць вялікая, у кілаграмах.
- Паколькі большасць газаў часта бываюць такімі лёгкімі, іх таксама вымяраюць пры дапамозе іншай формы масы, якая называецца малярнай масай або малярнай масай. Малярная маса вызначаецца як сума атамнай масы кожнага атама ў складзе газу з масай кожнага атама ў параўнанні з масай вугляроду (значэнне 12).
- Паколькі для разліку атамаў і малекул так мала, маса газу вызначаецца ў молях. Колькасць радзімак у колькасці газу можна вылічыць, падзяліўшы масу газу на яго малярную масу, і абазначаецца літарай n.
- Мы можам замяніць любую канстанту k у раўнанні газу на здабытак n, колькасць моляў і новую канстанту R. Цяпер у нас ёсць ураўненне nR = PV / T альбо PV = nRT.
- Значэнне R залежыць ад адзінкі, якая выкарыстоўваецца для вымярэння ціску, аб'ёму і тэмпературы газу. Калі аб'ём у літрах, тэмпература ў градусах Кельвіна і ціск у атмасферах, гэта 0,0821 л атм / Да моль. Вы таксама можаце напісаць 0,0821 л атм K моль, каб пазбегнуць неабходнасці выкарыстоўваць слэш дзялення ў адзінках вымярэння.
Закон парцыяльнага ціску Дальтона. Гэты закон быў прапанаваны хімікам і фізікам Джонам Дальтанам, які ўпершыню прадставіў паняцце хімічнага элемента, зробленага з атамаў. Закон Дальтона абвяшчае, што агульны ціск газавай сумесі - гэта агульны ціск кожнага газу ў сумесі.
- Закон Дальтона можна запісаць ва ўраўненне пасля P_усяго = Р₁ + Р₂ + Р₃ ... з велічынёй ціску Р, роўнай колькасці газаў у сумесі.
- Ураўненне закона Далтана можа быць распрацавана пры працы з газамі, парцыяльны ціск якіх невядомы, але аб'ём і тэмпература якіх вядомыя. Парцыяльны ціск газу - гэта ціск, якое аказвае аднолькавая колькасць газу ў ёмістасці, якая змяшчае толькі яго.
- Для кожнага парцыяльнага ціску мы можам перапісаць ураўненне ідэальнага газу PV = nRT у форму, якая мае Р толькі з левага боку знака роўнасці. Такім чынам, мы павінны падзяліць два бакі на V: PV / V = nRT / V. Два V з левага боку былі ліквідаваны, нарэшце P = nRT / V застаецца.
- Затым заменіце гэтую формулу кожнай літарай P у правым баку ўраўнення парцыяльнага ціску: P_усяго = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
рэклама

Частка 2 з 3: Разлічыце парцыяльны ціск, потым агульны ціск

Вызначыце ўраўненні парцыяльнага ціску для заданняў. Для ілюстрацыі гэтага разліку, выкажам здагадку, у нас ёсць бутэлька аб'ёмам 2 літры, якая змяшчае 3 газы: азот (N₂), кісларод (O₂) і вуглякіслы газ (CO₂). Кожны газ мае 10 г, а тэмпература кожнага газу ў балоне складае 37 градусаў Цэльсія. Нам трэба знайсці парцыяльны ціск кожнага газу і агульны ціск газавай сумесі, якая дзейнічае на балон.
- Ураўненне парцыяльнага ціску запісваецца наступным чынам P_усяго = Р_Азот + Р_{кісларод} + Р_{вуглякіслы газ}.
- Паколькі мы шукаем ціск кожнага газу, мы ведаем аб'ём, тэмпературу і можам знайсці мольную колькасць кожнага газу на аснове іх масы, гэта ўраўненне перапісваецца ў: P_усяго = (nRT / V) _Азот + (nRT / V) _{кісларод} + (nRT / V) _{вуглякіслы газ}
Пераўтварыце тэмпературу ў градусы Кельвіна. Тэмпература газаў складае 37 градусаў Цэльсія, таму мы дадаем 37 плюс 273, каб атрымаць 310 градусаў К.
Знайдзіце колькасць моляў кожнага газу ў бутэльцы. Колькасць моляў газу - гэта маса газу, падзеленая на яго малярную масу, дзе малярная маса - агульная маса кожнага атама, які складае рэчыва.
- Для першага газу азот мае малекулярную формулу (N₂), кожны атам мае масу 14. Паколькі малекула азоту мае два атамы, мы павінны памножыць 14 на 2, каб атрымаць малекулярную масу азоту 28, а затым падзяліць масу ў грамах на 10 г. дайце 28, каб атрымаць колькасць радзімак, акругліце вынік прыблізна да 0,4 моль азотнага газу.
- Для другога газу кісларод мае малекулярную формулу (O₂), кожны атам мае масу 16. Малекула кіслароду таксама мае два атамы, мы павінны памножыць 16 на 2, каб атрымаць масу малекулы кіслароду 32. Дзяленне 10g на 32 дае прыблізны вынік. 0,3 моль кіслароду ў бутэльцы.
- Трэці газ - формула вуглякіслага газу (CO₂), ёсць 3 атамы: адзін атам вугляроду масай 12, два атамы кіслароду з кожным атамам масы 16. Дадаем масу трох атамаў: 12 + 16 + 16 = 44 - гэта маса малекула. Дзяленне 10г на 44 дае прыблізна 0,2 моль вуглякіслага газу.
Далучыце да ўраўнення значэнні моль, аб'ёму і тэмпературы. Цяпер ураўненне выглядае так: P_усяго = (0,4 * R * 310/2) _Азот + (0,3 * R * 310/2) _{кісларод} + (0,2 * R * 310/2) _{вуглякіслы газ}.
- Для прастаты мы апускаем адзінку вымярэння для значэнняў. Пасля вырашэння ўраўнення гэтыя адзінкі будуць знішчаны, у выніку застанецца толькі адзінка вымярэння выніка.
Заменіце значэнне канстанты R. Мы распрацуем вынікі парцыяльнага і поўнага ціску ў атмасферах, таму будзем выкарыстоўваць значэнне R 0,0821 л атм / Да моль. Увядзенне гэтага значэння ў раўнанне дае Р_усяго =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{кісларод} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{вуглякіслы газ}.
Разлічыце парцыяльны ціск кожнага газу. Цяпер, калі мы падключылі свае каштоўнасці, наступнае, што трэба зрабіць, гэта вырашыць.
- Для парцыяльнага ціску азоту памножце 0,4 моль на пастаянную 0,0821 і тэмпературу 310 градусаў Да, затым падзяліце на 2 літры: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 атм (прыблізна)
- Для парцыяльнага ціску кіслароду памножце 0,3 моль на пастаянную 0,0821 і тэмпературу 310 градусаў Да, затым падзяліце на 2 літры: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 атм (прыблізна).
- Для парцыяльнага ціску вуглякіслага газу памножце 0,2 моль на пастаянную 0,0821 і тэмпературу 310 градусаў Да, затым падзяліце на 2 літры: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 атм (прыблізна)
- Зараз складзіце гэтыя ціскі, каб знайсці агульны ціск: P_усяго = 5,09 + 3,82 + 2,54 = 11,45 атм (прыблізна).
рэклама

Частка 3 з 3: Разлічыце агульны ціск, потым парцыяльны

Вызначце ўраўненне парцыяльнага ціску, як паказана вышэй. Зноў жа, выкажам здагадку, у нас ёсць бутэлька аб'ёмам 2 літры, якая змяшчае 3 газы: азот (N₂), кісларод (O₂) і вуглякіслы газ (CO₂). Кожны газ мае 10 г, а тэмпература кожнага газу ў балоне складае 37 градусаў Цэльсія.
- Тэмпература Кельвіна па-ранейшаму складае 310 градусаў, і, як і вышэй, у нас прыблізна 0,4 моль азоту, 0,3 моль кіслароду і 0,2 моль вуглякіслага газу.
- Аналагічна мы разлічым вынікі ў атмасферы, таму будзем выкарыстоўваць значэнне R 0,0821 л атм / да моль.
- На гэты момант ураўненне парцыяльнага ціску застаецца: P_усяго =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{кісларод} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{вуглякіслы газ}.
Дадайце колькасць моляў кожнага газу ў балоне, каб знайсці агульную колькасць моляў газавай сумесі. Паколькі аб'ёмы і тэмпературы газаў у цыліндры аднолькавыя, а малекулярная маса кожнага газу таксама памнажаецца на адну і тую ж канстанту, мы можам выкарыстоўваць уласцівасць размеркавання матэматыкі, каб перапісаць ураўненне. Працэс P_усяго = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
- Дадайце 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 моляў газавай сумесі. Ураўненне дадаткова зводзіцца да Р_усяго = 0,9 * 0,0821 * 310/2.
Знайдзіце поўны ціск газавай сумесі. Вазьміце 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 моль (прыблізна).
Знайдзіце долю кожнага газу, які складае сумесь. Вы дзеліце колькасць моляў на газ на агульную колькасць моляў газавай сумесі.
- У нас 0,4 моль азоту, таму мы бярэм 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) у газавай сумесі (прыблізна).
- У нас 0,3 моль кіслароду, таму мы бярэм 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) у газавай сумесі (прыблізна).
- У нас 0,2 моль вуглякіслага газу, таму мы бярэм 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) у газавай сумесі (прыблізна).
- Хоць прыблізныя адсоткі вышэй складаюць толькі 0,99, у рэчаіснасці дзесятковыя лічбы працягваюць паўтарацца, прычым сума складае шэраг 9 пасля коскі. Па вызначэнні гэта эквівалентна 1 або 100 адсоткаў.
Памножце суадносіны масы на газ на поўны ціск, каб знайсці парцыяльны ціск.
- Вазьміце 0,44 * 11,45 = 5,04 атм (прыблізна).
- Вазьміце 0,33 * 11,45 = 3,78 атм (прыблізна).
- Вазьміце 0,22 * 11,45 = 2,52 атм (прыблізна).
рэклама

Парада

Вы заўважыце невялікую неадпаведнасць паміж разлікам парцыяльнага ціску і разлікам парцыяльнага ціску спачатку і разлікам парцыяльнага ціску. Памятайце, што вылічаныя значэнні - гэта толькі прыблізныя лічбы, паколькі мы робім акругленне да 1 або 2 лічбаў пасля коскі, каб зрабіць іх больш простымі.Калі мы выкарыстоўваем калькулятар для правядзення вылічэнняў без акруглення, адхіленне паміж гэтымі двума метадамі будзе яшчэ меншым, нават не роўным.

Папярэджанне

Для дайвераў веданне парцыяльнага ціску газу асабліва важна, паколькі яно звязана з іх жыццём. Занадта нізкі парцыяльны ціск кіслароду можа прывесці да страты прытомнасці або смерці, а занадта высокі парцыяльны ціск азоту ці кіслароду можа выклікаць атручванне.