Како израчунати парцијални притисак: 14 корака (са фотографијом) - Савети

Садржај

Кораци
Савет
Упозорење
Шта вам је потребно

У хемији, „парцијални притисак“ је притисак сваког гаса у смеши гасова који делује на околно окружење, као што је узорак резервоара за гас у лабораторији, ронилачки резервоар за гас или околни простор. атмосфера. Можете израчунати притисак сваког гаса у смеши ако знате његову масу, запремину и температуру. Затим додате парцијалне притиске да бисте добили укупан притисак мешавине гаса или прво пронађете укупни притисак, а затим парцијални притисак.

Кораци

Део 1 од 3: Разумевање својстава гаса

Третирајте сваки гас као „идеалан“ гас. У хемији је идеалан гас који комуницира са другим гасовима, а да их молекули не привлаче. Молекули гаса могу се сударити једни са другима и одбити се попут билијарских куглица без деформација.
- Притисак идеалног гаса расте како се компресује у мањи простор, а смањује ширењем у већи простор. Ова веза је позната као Боилеов закон (назван по научнику Роберту Боилеу). Математичка формула показује да је овај однос к = П к В, или једноставније к = ПВ, где је к константан однос између притиска и запремине, П је притисак, а В тело. подручје.
- Проблему се може дати притисак у једној од много различитих јединица. У коме је паскал (Па) дефинисан као сила њутна који делује на квадратни метар. Друга јединица је атмосфера (атм), која се дефинише као притисак земљине атмосфере на надморској висини која је једнака нивоу мора. Притисак од 1 атм је 101.325 Па.
- Температура идеалног гаса се повећава како се запремина повећава, а смањује како се запремина смањује. Ова веза је позната као Цхарлесов закон (назван по научнику Јацкуес Цхарлесу). Математичка формула за ово је к = В / Т, где је к стални однос запремине и температуре, В је запремина, а Т температура.
- Температура гаса у овој једначини израчунава се у степенима Келвина, а степени Келвина додавањем степени Целзијуса за 273.
- Ове две везе се могу комбиновати у једну једначину: к = ПВ / Т, или се могу записати као ПВ = кТ.
Дефинише јединицу масе која се користи за мерење гаса. Гас има и масу и запремину. Количине се обично мере у литрима (л), али постоје две масе гаса.
- Конвенционалне масе мере се у грамима или, ако је маса довољно велика, у килограмима.
- Будући да је већина гасова обично тако лагана, они се такође мере помоћу другог облика масе који се назива моларна или моларна маса. Моларна маса је дефинисана као збир атомске масе сваког атома у саставу гаса, са масом сваког атома у поређењу са масом угљеника (вредност 12).
- Пошто су атоми и молекули тако мали за израчунавање, маса гаса је дефинисана у моловима. Број молова у количини гаса може се израчунати дељењем масе гаса са његовом моларном масом, а означава се словом н.
- Било коју константу к у једначини гаса можемо заменити производом н, броја молова и новом константом Р. Сада имамо једначину нР = ПВ / Т или ПВ = нРТ.
- Вредност Р зависи од јединице која се користи за мерење притиска, запремине и температуре гаса. Ако је запремина у литрима, температура у степенима Келвина и притисак у атмосфери, ово је 0,0821 Л атм / К мол. Такође можете да напишете 0,0821 Л атм К мол да не бисте морали да користите косу црту поделе у мерним јединицама.
Далтонов закон парцијалног притиска. Овај закон је предложио хемичар и физичар Џон Далтон, који је први пут представио концепт хемијског елемента направљеног од атома. Далтонов закон каже да је укупан притисак гасне смеше укупан притисак сваког гаса у смеши.
- Далтонов закон се може записати у једначину после П._укупно = П₁ + П₂ + П₃ ... са количином притиска П једнаком броју гасова у смеши.
- Једначина Далтоновог закона може се развити када се ради о гасовима чији је парцијални притисак непознат, али чија су запремина и температура познати. Парцијални притисак гаса је притисак који врши иста количина гаса у резервоару који садржи само њега.
- За сваки парцијални притисак можемо преписати једначину идеалног гаса ПВ = нРТ у облик који има П само на левој страни знака једнакости. Дакле, морамо две стране поделити са В: ПВ / В = нРТ / В. Два В-а на левој страни се елиминишу, остављајући П = нРТ / В на крају.
- Затим замените ову формулу са сваким словом П на десној страни једначине парцијалног притиска: П_укупно = (нРТ / В) ₁ + (нРТ / В) ₂ + (нРТ / В) ₃ …
реклама

Део 2 од 3: Израчунајте парцијални притисак, а затим укупан притисак

Одредити једначине парцијалног притиска за задате задатке. Да бисмо илустровали овај прорачун, претпоставимо да имамо боцу од 2 литре која садржи 3 гаса: азот (Н₂), кисеоник (О.₂) и угљен-диоксид (ЦО₂). Сваки гас има 10 г, а температура сваког гаса у боци је 37 степени Целзијуса. Морамо да пронађемо парцијални притисак сваког гаса и укупан притисак мешавине гаса која делује на цилиндар.
- Једначина парцијалног притиска написана је на следећи начин П_укупно = П_Азот + П_{кисеоник} + П_{угљен диоксид}.
- Будући да тражимо притисак сваког гаса, знамо запремину, температуру и можемо да пронађемо молски број сваког гаса на основу њихове масе, једначина је преписана на: П_укупно = (нРТ / В) _Азот + (нРТ / В) _{кисеоник} + (нРТ / В) _{угљен диоксид}
Претворите температуру у степене Келвина. Температура гасова је 37 степени Целзијусових, па додајемо 37 плус 273 да бисмо добили 310 степени К.
Пронађите број молова сваког гаса у боци. Број молова гаса је маса гаса подељена са његовом моларном масом, где је моларна маса укупна маса сваког атома који чини супстанцу.
- За први гас азот има молекулску формулу (Н₂), сваки атом има масу 14. Пошто молекул азота има два атома, морамо помножити 14 са 2 да бисмо добили молекулску тежину азота 28, а затим масу у грамима поделити са 10 г. дајте 28 да бисте добили број молова, резултат заокружите на приближно 0,4 мола гаса азота.
- За други гас, кисеоник има молекулску формулу (О₂), сваки атом има масу 16. Молекул кисеоника такође има два атома, морамо помножити 16 са 2 да бисмо добили масу молекула кисеоника од 32. Дељењем 10г са 32 добијамо приближни резултат. 0,3 мола кисеоника у боци.
- Трећи гас је формула угљен-диоксид (ЦО₂), постоје 3 атома: један атом угљеника масе 12, два атома кисеоника са сваким атомом масе 16. Додамо масу три атома: 12 + 16 + 16 = 44 је маса молекула. Дељењем 10г са 44 добија се приближно 0,2 мола угљен-диоксида.
Прикључите вредности за мол, запремину и температуру у једначину. Сада једначина изгледа овако: П._укупно = (0,4 * Р * 310/2) _Азот + (0,3 * Р * 310/2) _{кисеоник} + (0,2 * Р * 310/2) _{угљен диоксид}.
- Ради једноставности изостављамо мерну јединицу за вредности. Ове јединице ће бити уништене након што решите једначину, а у меру остаје само мерна јединица резултата.
Замените вредност константе Р. Обрадићемо резултате делимичног и укупног притиска у атмосферама, па ћемо користити вредност Р од 0,0821 Л атм / К мол. Стављањем ове вредности у једначину добија се П._укупно =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{кисеоник} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{угљен диоксид}.
Израчунајте парцијални притисак сваког гаса. Сад кад смо укључили своје вредности, следећа ствар коју треба урадити је да је решимо.
- За парцијални притисак азота помножите 0,4 мол са константом 0,0821 и температуром 310 степени К, а затим поделите са 2 литра: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 атм (приближно)
- За парцијални притисак кисеоника помножите 0,3 мол са константом 0,0821 и температуром 310 степени К, а затим поделите са 2 литра: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 атм (приближно).
- За парцијални притисак угљен-диоксида помножите 0,2 мол са константом 0,0821 и температуром 310 степени К, а затим поделите са 2 литра: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 атм (приближно)
- Сада саберите ове притиске да бисте пронашли укупан притисак: П_укупно = 5,09 + 3,82 + 2,54 = 11,45 атм (приближно).
реклама

Део 3 од 3: Израчунајте укупни притисак, а затим парцијални притисак

Одредити једначину парцијалног притиска као горе. Опет, претпоставимо да имамо боцу од 2 литре која садржи 3 гаса: азот (Н₂), кисеоник (О.₂) и угљен-диоксид (ЦО₂). Сваки гас има 10 г, а температура сваког гаса у боци је 37 степени Целзијуса.
- Келвинова температура је и даље 310 степени, а као и раније, имамо приближно 0,4 мол азота, 0,3 мол кисеоника и 0,2 мола угљен-диоксида.
- Слично томе, израчунаћемо резултате у атмосфери, па ћемо користити вредност Р од 0,0821 Л атм / К мол.
- У овом тренутку остаје једначина парцијалног притиска: П_укупно =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{кисеоник} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{угљен диоксид}.
Додајте број молова сваког гаса у цилиндру да бисте пронашли укупан број молова мешавине гаса. С обзиром да су запремине и температуре гасова у цилиндру исте, а молекуларна маса сваког гаса такође се помножи са истом константом, можемо користити дистрибутивно својство математике да препишемо једначину. Процес је П._укупно = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
- Додати 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 мола мешавине гаса. Једначина се даље своди на П._укупно = 0,9 * 0,0821 * 310/2.
Наћи укупан притисак мешавине гаса. Узмите 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 мол (приближно).
Пронађите удео сваког гаса који чини смешу. Број молова по гасу делите са укупним моловима мешавине гаса.
- Имамо 0,4 мола азота, тако да узимамо 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) у смеши гаса (приближно).
- Имамо 0,3 мола кисеоника, тако да узимамо 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) у смеши гаса (приближно).
- Имамо 0,2 мола угљен-диоксида, па узимамо 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) у смеши гасова (приближно).
- Иако се приближни проценти изнад састоје од само 0,99, у стварности се децимале непрестано понављају, с тим што је зброј низ 9 секунди након зареза. По дефиницији ово је еквивалентно 1 или 100 процената.
Помножите однос масе по гасу са укупним притиском да бисте пронашли парцијални притисак.
- Узмите 0,44 * 11,45 = 5,04 атм (приближно).
- Узмите 0,33 * 11,45 = 3,78 атм (приближно).
- Узмите 0,22 * 11,45 = 2,52 атм (приближно).
реклама

Савет

Приметићете малу нескладност између израчуна парцијалног притиска и израчунавања парцијалног притиска прво и израчунавања парцијалног притиска. Имајте на уму да су израчунате вредности само приближни бројеви јер заокружујемо на 1 или 2 броја након зареза да бисмо их поједноставили. Ако за израчунавање без заокруживања користимо калкулатор, одступање између ове две методе биће још мање, чак ни мање.

Упозорење

За рониоце је знање о парцијалном притиску гаса посебно важно јер је повезано са њиховим животом. Пренизак парцијални притисак кисеоника може проузроковати губитак свести или смрт, док превисок парцијални притисак азота или кисеоника може довести до тровања.