Przykładowy gaz doskonały Problem: ciśnienie cząstkowe

Prawo Daltona można wykorzystać do określenia ciśnienia parcjalnego gazu w balonie. Paul Taylor / Getty Images

W dowolnej mieszance gazów , każdy składnik gaz wywiera ciśnienie cząstkowe który przyczynia się do całości nacisk . Na zwykłym temperatury i ciśnienia, możesz zastosować równanie gazu doskonałego do obliczenia ciśnienia cząstkowego każdego gazu.

Co to jest ciśnienie cząstkowe?

Zacznijmy od przeglądu koncepcji ciśnienia cząstkowego. W mieszaninie gazów ciśnienie cząstkowe każdego gazu to ciśnienie, jakie wywierałby gaz, gdyby jako jedyny zajmował tę objętość przestrzeni. Jeśli zsumujesz ciśnienie cząstkowe każdego gazu w mieszaninie, wartość będzie całkowitym ciśnieniem gazu. Prawo stosowane do wyznaczania ciśnienia cząstkowego zakłada, że ​​temperatura układu jest stała, a gaz zachowuje się jak gaz doskonały, co następuje idealne prawo gazu :

PV = nRT

gdzie P to ciśnienie, V to objętość, n to liczba moli , R jest stała gazowa , a T to temperatura.

Całkowite ciśnienie jest zatem sumą wszystkich ciśnień cząstkowych gazów składowych. Do n składniki gazu:

P_całkowity= P₁+ P_dwa+ P₃+... P_n

Napisana w ten sposób ta odmiana prawa gazu doskonałego nazywa się Prawo ciśnień cząstkowych Daltona . Poruszając się po terminach, prawo można przepisać, aby powiązać mole gazu i ciśnienie całkowite z ciśnieniem cząstkowym:

P_x= P_całkowity(n/n_całkowity)

Pytanie dotyczące ciśnienia częściowego

Balon zawiera 0,1 mola tlenu i 0,4 mola azotu. Jeśli balon jest w standardowej temperaturze i ciśnieniu, jakie jest ciśnienie parcjalne azotu?

Rozwiązanie

Ciśnienie cząstkowe znajduje się przez Prawo Daltona :

P_x= P_Całkowity( n_x/ n_Całkowity)

gdzie
P_x= ciśnienie cząstkowe gazu x
P_Całkowity= całkowite ciśnienie wszystkich gazów
n_x= liczba moli gazu x
n_Całkowity= liczba moli wszystkich gazów

Krok 1

Znajdź P_Całkowity

Chociaż problem nie określa wyraźnie ciśnienia, mówi, że balon jest na standardowa temperatura i ciśnienie . Standardowe ciśnienie to 1 atm.

Krok 2

Dodaj liczbę moli gazów składowych, aby znaleźć n_Całkowity

n_Całkowity= n_tlen+ n_azot
n_Całkowity= 0,1 mola + 0,4 mola
n_Całkowity= 0,5 mola

Krok 3

Teraz masz wszystkie informacje potrzebne do wprowadzenia wartości do równania i rozwiązania P_azot

P_azot= P_Całkowity( n_azot/ n_Całkowity)
P_azot= 1 atm ( 0,4 mol / 0,5 mol )
P_azot= 0,8 atm

Odpowiadać

Ciśnienie cząstkowe azotu wynosi 0,8 atm.

Pomocna wskazówka dotycząca obliczania ciśnienia cząstkowego

• Pamiętaj, aby poprawnie zgłosić swoje jednostki! Zazwyczaj, używając dowolnej formy równania gazu doskonałego, mamy do czynienia z masą w molach, temperaturą w kelwinach, objętością w litrach, a ciśnieniem w atmosferach. Jeśli masz temperatury w stopniach Celsjusza lub Fahrenheita, przed kontynuowaniem przelicz je na kelwiny.
• Pamiętaj, że gazy rzeczywiste nie są gazami idealnymi, więc chociaż obliczenia będą miały bardzo mały błąd w normalnych warunkach, nie będzie to dokładnie prawdziwa wartość. W większości sytuacji błąd jest znikomy. Błąd wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury gazu, ponieważ cząstki częściej oddziałują ze sobą.