Jak vypočítat částečný tlak: 14 kroků

V chemii "parciální tlak" odkazuje na tlak, který má samostatnou složku z plynové směsi vnějšího prostředí, například na baňce, válci nebo hranici atmosféry. Můžete vypočítat tlak každého plynu, pokud znáte jeho množství, jaká částka to trvá a jaká je její teplota. Pak se můžete skládat částečný tlak a najít celkový částečný tlak směsi plynů, nebo najít všeobecný tlak zpočátku, a pak částečné.

Kroky

Část 1 z 3:

Pochopení vlastností plynů

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 1

jeden. Vezměte každý plyn jako "perfektní". V chemii "dokonalý plyn" - jeden, který spolupracuje s jinými látkami, aniž by dojde k jejich spojení. Samostatné molekuly mohou čelit navzájem a tlačit kuličky pro kulečník, bez deformace.

Tlak dokonalého plynu se zvyšuje, pokud je umístěn v menším objemu a snižuje se, pokud je plyn ve větším objemu. Tento vztah se nazývá zákon Boyl Mariotty, jménem vědců Roberta Boyle a Edma Mariotta. Matematický záznam zákona: k = p x v nebo zjednodušený, k = pv, kde k představuje stálý vztah, tlak p - tlak a objem.
Tlak může být specifikován v několika různých jednotkách. Jeden z nich, Pascal (PA), je definován jako síla v 1 Newton, připojený k náměstí v 1 čtvereční metr. Další verze reprezentace tlaku - v atmosférách (ATM). Tato jednotka je definována jako tlak atmosféry Země na hladině moře. Tlak v 1 atmosféře je 101,325 pa.
Teplota ideálního plynu se zvyšuje s zvyšováním objemu a snižuje se s poklesem objemu. Tento vztah je nazýván zákonem Charlese, jménem Jacques Charlese. Matematický záznam zákona: k = v / t, kde k je konstanta poměru mezi objemem a teplotou, v opět představuje objem plynu a t je jeho teplota.
Teplota plynu v těchto rovnicích je uvedena ve stupních kelvin, lze nalézt, přidání 273 na počet stupňů Celsia při teplotě plynu.
Tyto dva vztahy mohou být kombinovány do jedné rovnice: k = pv / t, což může být také napsáno jako pv = kt.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 2

2. Určete počet plynů. Plyn má hmotnost a objem. Objem se obvykle měří v litrech (L), ale existují dva varianty počítání hmotnosti.

Obvykle je hmotnost měřena v gramech nebo, pokud je dostatečně velká, v kilogramech.

Protože plyny obvykle váží jen velmi málo, jejich hmotnost se také vypočítá v samostatné jednotce měření, zvané molekulovou hmotností nebo molární hmotnosti. Molární hmotnost je definována jako součet atomových hmotností všech atomů v plynné látce, každý atom je porovnán s hmotností uhlíku (12)

Vzhledem k tomu, že atomy a molekuly jsou příliš malé, aby s nimi pracovaly přímo, množství plynu se stanoví v molech. Počet molů v tomto plynu lze nalézt vydělením hmotnosti na molární hmotnosti, hodnota je uvedena písmeno n.

Můžeme vyměnit konstantní konstantu K v číslu rovnice plynu n, množství moly (mol) a zadejte novou konstantu r. Pak bude rovnice zaznamenána ve formě NR = PV / T nebo PV = NRT.

Hodnota R závisí na jednotkách, ve kterých se měří tlak plynu, objem a teplota. Pro objem v litrech, teplotě v kelvinu a tlaku v atmosférách, hodnota je 0,0821 l atm / k. To může být napsáno jako 0,0821 litrů ATM K, aby se zabránilo používání oddělovací funkce při určování jednotek měření.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 3

3. Pochopení práva Daltonu na parciálním tlaku. Zákon, otevřený chemik a fyzik John Dalton, který nejprve navrhl, že chemické prvky se skládají z jednotlivých atomů, čte: celkový tlak směsi plynu se rovná množství tlaků každého plynu ve směsi.

Daltonův zákon lze zaznamenat v tomto formuláři: P_Všeobecné = P. P_jeden + P₂ + Ns₃ ... s tolika pojmem po znamení rovnosti, jaký je počet plynů ve směsi.

Rovnice zákona Daltona může být rozšířena při práci s plyny, jejichž individuální tlak je neznámý, ale pro které teplota a objem jsou známy. Částečný tlak plynu je stejný jako pro stejný objem plynu, který plně zaujímá přidělený objem.

Pro každý dílčí tlak můžeme přepsat rovnici dokonalého plynu. Místo PV = NRT, můžeme nechat jen P v levé straně před znaménkem rovnosti. K tomu musí být obě části rovnice rozděleny do V: PV / V = NRT / V. Dva v levý řez, zůstane P = NRT / V.

Poté, pro každý p vpravo, můžeme nahradit substituci, obklopují rovnici částečného tlaku: P_Všeobecné = (NRT / V) _jeden + (NRT / V) ₂ + (NRT / V) ₃ ..

Část 2 z 3:

Počítání částečného, pak obecný tlak

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 4

jeden. Určete rovnici parciálního tlaku pro plyny, se kterými pracujete. Pro výpočetní účely vezmeme příklad: 2 litr ve velkém množství obsahuje 2 plyn, dusík (n₂), kyslík (o₂) a oxid uhličitý, oxid uhličitý (CO₂). Každý plyn - 10 g, teplota každého plynu v baňce je 37 stupňů Celsia. Je nutné nalézt parciální tlak každého plynu a celkový tlak směsi plynů k nádobě.

Naše částečná tlaková rovnice bude vypadat takto: p_Celkový = P. P_Dusík + Ns_Oksigen + Ns_{Oxid uhličitý}.
Vzhledem k tomu, že se snažíme najít tlak, který má každý z plynů, známe objem a teplotu a najdeme počet molů každého plynu, vztaženo na hmotnost hmoty, můžeme rovnici přepsat v následujícím tvaru: P_Všeobecné = (NRT / b) _Dusík + (NRT / b) _Oksigen + (NRT / V) _{Oxid uhličitý}

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 5

2. Přesuňte teplotu na stupně kelvin. Teplota Celsia je 37 stupňů, takže přidáme 273 až 37 a dostaneme 310 stupňů k.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlakový krok 6

3. Najděte počet molů každého plynu ve vzorku. Počet plynů molů se rovný hmotnosti plynu děleného jeho molární hmotností, která, jak již bylo uvedeno, se rovná součtu závaží všech atomů v kompozici.

Pro náš první plyn, dusík (n₂), každý atom má atomovou hmotnost 14. Vzhledem k tomu, že dusík obsahuje dva atomy (sestává z diatomických molekul), musíme násobit 14 2 x 2, abychom našli molární hmotnost dusíku, je rovna 28. Pak rozdělujeme hmotnost v gramech, 10 g, na 28, aby se počet molů, které jsou přibližně 0,4 mol.

Na druhém plynu, kyslíku (o₂), hmotnost každého atomu je rovna 16. Oxigen také dhokatom plyn, takže násobíme 16 o 2 a získáte molární hmotu rovnou 32. Dělení 10 g o 32, dostaneme asi 0,3 mol oxigenu jako součást vzorku směsi plynů.

Třetí plyn, oxid uhličitý (CO₂), sestává ze 3 atomů: jeden atom uhlíku s atomovou hmotností 12 a dvou atomů kyslíku, každý s atomovou hmotností 16. Složíme všechny tři závaží: 12 + 16 + 16 = 44 je molární hmotnost. Dělení 10 g na 44, dostaneme asi 0,2 modlitba oxidem oxidu uhličitého.

Obrázek s názvem Vypočítejte částečný tlak krok 7

čtyři. Složkové hodnoty pro moly, objem a teplota. Naše rovnice bude vypadat takto: p_Všeobecné = (0,4 * r * 310/2) _Dusík + (0,3 * r * 310/2) _Oksigen + (0,2 * r * 310/2) _{Oxid uhličitý}.

Pro jednoduchost jsme opustili aktuální měřicí jednotky. Tyto jednotky opustí po matematickém výpočtu a zůstanou pouze ty, které se účastní definice tlaku zůstanou.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 8

Pět. Subdete hodnotu konstanty R. Uvádíme částečný a obecný tlak v atmosférách, protože používáme hodnotu R, rovná 0,0821 litrů ATM / K mol. Substituce této hodnoty v rovnici nám dává p_Všeobecné = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _Dusík + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _Oksigen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{Oxid uhličitý}.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 9

6. Vypočítat částečný tlak každého plynu. Nyní jsou všechny hodnoty na místě, je čas jít do matematických výpočtů.

Najít částečný částečný tlak na částečný dusík, násobit 0,4 mol na náš konstanta 0,0821 a teplota 310 stupňů K, pak děleno 2 litry: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,0921 * 310/2 = 5,09 ATM, přibližně.

Pro získání parciálního tlaku kyslíku násobitelný 0,3 mol na konstantu 0,0821 a teplota 310 stupňů K, potom se oddělí 2 litry: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 ATM, přibližně.

Pro nalezení parciálního tlaku uhlíku oxidu oxidu, násobit 0,2 mol na konstantu 0,0821 a teplota 310 stupňů K, pak děleno 2 litry: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 ATM, přibližně.

Nyní stanoví výsledné hodnoty tlaku a najít obecný tlak: P_Všeobecné = 5,09 + 3,82 + 2,54 nebo 11.45 ATM, přibližně.

Část 3 z 3:

Výpočet obecné, pak částečný tlak

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlakový krok 10

jeden. Určete částečný tlak, jako dříve. Znovu, vezměte si příklad baňky pro 2 litry se třemi plyny: dusík (n₂), kyslík (o₂) a oxid uhličitý (CO₂). Máme 10 g každého plynu, teplota každého plynu v baňce je 37 ° C.

Teplota v Kelvinu bude stejná, 310 stupňů, jako dříve, budeme mít asi 0,4 molární dusík, 0,3 molární oxigen a 0,2 mol dioxidu uhličitého.
Uvádíme také tlak v atmosférách, proto budeme používat hodnotu 0,0821 litrů ATM / K mol pro konstantní r.
Naše částečná částka rovnice je tedy v současné době vypadá stejně jako dříve: P_Všeobecné = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _Dusík + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _Oksigen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{Oxid uhličitý}.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 11

2. Přeložte počet molů každého plynu ve vzorku, abyste našli celkový počet molů ve směsi plynů. Vzhledem k tomu, že objem a teplota je stejná pro všechny plyny, nemluvě o skutečnosti, že každá molární hmotnost je vynásobena stejnou konstantou, můžeme použít majetek distribuce násobení a přepsat rovnici v následujícím formuláři: P_Všeobecné = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.

Foldujeme 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol plynů. To zjednoduší náš výraz_Všeobecné = 0, i * 0,0821 * 310/2.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlakový krok 12

3. Najděte celkový tlak plynu. Vynásobte 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol, přibližně.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlak krok 13

čtyři. Najít podíl každého plynu ve směsi. K tomu rozdělte počet molů každého plynu pro celkový počet molů ve směsi.

Máme 0,4 mol dusíku, protože 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) ve vzorku, přibližně.

Máme 0,3 mol kyslíku, protože 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) ve vzorku přibližně.

Máme 0,2 mol oxid uhličitý, protože 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) ve vzorku, přibližně.

Ačkoli výpočty nad součtem přibližných hodnot v procentech dávají pouze 0,99, přesné hodnoty jsou periodické, takže částka bude ve skutečnosti rovna opakovaným drahám po čárce. Podle definice je to stejné jako 1 nebo 100%.

Obrázek s názvem Vypočítat částečný tlakový krok 14

Pět. Vynásobte proporcionální množství každého plynu pro všeobecný tlak pro nalezení parciálního tlaku.

Vynásobte 0,44 * 11,45 = 5,04 ATM, přibližně.

Vynásobte 0,33 * 11.45 = 3,78 ATM, přibližně.

Vynásobte 0,22 * 11.45 = 2,52 ATM, přibližně.

Tipy

Všimněte si malého rozdílu v hodnotách při výpočtu prvního parciálního tlaku a pak obecně a při počítání nejprve obecně a pak částečný tlak. Nezapomeňte, že hodnoty jsou uvedeny přibližně proto, že jsou zaokrouhleny na 1 nebo 2 znaky po čárce pro jednoduchost počítání a porozumění. Pokud provádíte výpočty sami bez zaokrouhlení, všimnete si nebo menšímu rozdílu mezi hodnotami nebo nevšimněte si to vůbec.

Varování

Znalost částečného tlaku plynů může být otázkou života a smrti pro potápěče. Příliš nízký částečný tlak kyslíku může vést k nevědomému stavu nebo smrti, ale příliš vysoký dílčí tlak dusíku nebo kyslíku může také vést k otravě.

Budete potřebovat

Kalkulačka
Příručka atomových hmotností / molárních hmot