Qismən təzyiqi necə hesablamaq olar: 14 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: Jason Gerald | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-15 08:09

Kimyada "qismən təzyiq", bir qaz qarışığındakı hər bir qazın həcmli bir qab, dalğıc hava çəni və ya atmosfer sərhədi kimi ətrafına vurduğu təzyiqdir. Qazın miqdarını, tutduğu həcmi və temperaturu bilirsinizsə, qarışıqdakı hər bir qazın təzyiqini hesablaya bilərsiniz. Qaz qarışığının ümumi təzyiqini hesablamaq üçün qismən təzyiqlər birlikdə əlavə edilə bilər. Digər tərəfdən, qismən təzyiqi hesablamaq üçün ümumi təzyiq əvvəlcədən hesablana bilər.

Addım

3 -dən 1 -ci hissə: Qazların xüsusiyyətlərini anlamaq

Addım 1. Hər qazı "ideal" qaz kimi qəbul edin

Kimyada ideal qaz, molekullarına cəlb edilmədən digər qazlarla qarşılıqlı təsir edən bir qazdır. Tək olan molekullar deformasiyaya uğramadan bilyard topları kimi qabar və sıçraya bilər.

İdeal qazın təzyiqi daha kiçik bir məkanda sıxıldıqda artır və daha böyük bir məkanda genişləndikdə azalır. Bu əlaqəyə Robert Boyle tərəfindən yaradılan Boyle Qanunu deyilir. Riyazi olaraq düstur k = P x V və ya k = PV olaraq sadələşdirilir, k sabitdir, P təzyiqdir, V isə həcmdir.
Təzyiq üçün bir neçə mümkün vahid var. Onlardan biri Paskaldır (Pa). Bu vahid, bir kvadrat metrlik bir səthə tətbiq olunan bir nyutonun qüvvəsi olaraq təyin olunur. Başqa bir vahid atmosferdir (atm). Atmosfer, Yer atmosferinin dəniz səviyyəsindəki təzyiqi. 1 atm təzyiq 101.325 Pa bərabərdir.
İdeal qazın temperaturu həcm artdıqca yüksəlir və azaldıqca azalır. Bu əlaqəyə alim Jacques Charles tərəfindən yaradılan Charles Qanunu deyilir. Riyazi düstur k = V / T, burada k - həcm və temperatur sabitidir, V - həcm, T - temperaturdur.
Bu tənlikdəki qazın temperaturu Selsi dərəcəsi dərəcəsinə 273 rəqəminin əlavə edilməsi ilə əldə edilən Kelvin dərəcələrində verilir.
Yuxarıdakı iki düstur bir tənlik ilə birləşdirilə bilər: k = PV / T, bu da PV = kT olaraq yazıla bilər.

Addım 2. Ölçüləcək qazın miqdarını təyin edin

Qazların kütləsi və həcmi var. Həcmi ümumiyyətlə litr (l) ilə ölçülür, lakin iki növ kütlə var.

Şərti kütlə qramla ölçülür, lakin daha böyük miqdarda vahid kiloqramdır.
Qazlar çox yüngül olduğu üçün istifadə edilən vahidlər molekulyar kütlə və ya molar kütləsidir. Molar kütlə, qazı meydana gətirən birləşmədə hər bir atomun ümumi atom kütləsinin cəmidir, hər bir atom, karbon üçün 12 sayı ilə müqayisədə.
Atomlar və molekullar saymaq üçün çox kiçik olduğundan qazın miqdarı mollarda göstərilir. Verilmiş qazdakı molların sayı kütləni molar kütləyə bölməklə əldə edilə bilər və n hərfi ilə ifadə olunur.
Qaz tənliyindəki K sabitini n məhsulu, mol (mol) sayı və yeni sabit R ilə əvəz etmək olar. İndi düstur nR = PV/T və ya PV = nRT -dir.
R dəyəri qazın təzyiqini, həcmini və temperaturunu ölçmək üçün istifadə olunan vahidlərdən asılıdır. Litre həcmi, Kelvindəki temperatur və atmosferdəki təzyiq üçün dəyər 0.0821 L atm/K mol təşkil edir. Bu dəyər 0.0821 L atm K olaraq yazıla bilər^-1 köstəbək ^-1 Bölmələri ölçü vahidlərində təmsil etmək üçün kəsiklərdən istifadə etməyin.

Addım 3. Daltonun qismən təzyiq qanunu

Bu qanun kimyəvi elementlərin atomlardan meydana gəldiyinə dair konsepsiyanı ilk dəfə hazırlayan kimyaçı və fizik John Dalton tərəfindən hazırlanmışdır. Dalton qanunu, bir qaz qarışığının ümumi təzyiqinin qarışıqdakı ayrı -ayrı qazların təzyiqlərinin cəminə bərabər olduğunu bildirir..

Dalton qanunu aşağıdakı P formulu şəklində yazıla bilər_ümumi = P₁ + P₂ + P₃ … İşarəsinin sağındakı P miqdarı qarışıqdakı qaz miqdarına bərabərdir.
Dalton qanununun düsturu, hər qazın qismən təzyiqinin bilinmədiyi, lakin həcmi və temperaturu bilinən müxtəlif qazlarla işləyərkən uzadıla bilər. Bir qazın qismən təzyiqi, bu miqdarda qazın konteynerdəki yeganə qaz olduğunu ehtimal edən təzyiqə bərabərdir.
Hər bir qismən təzyiq üçün ideal qaz formulundan istifadə edilə bilər. PV = nRT istifadə etmək əvəzinə solda yalnız P istifadə edilə bilər. Bunun üçün hər iki tərəf V ilə bölünür: PV/V = nRT/V. Sağ tərəfdəki iki V bir -birini ləğv edərək P = nRT/V qoyur.
Qismən təzyiq düsturunda müəyyən bir qazı təmsil edən sağdakı hər bir P -ni əvəz etmək üçün istifadə edə bilərik: P_ümumi = (nRT/V) ₁ + (nRT/V) ₂ + (nRT/V) ₃ …

3 -dən 2 -ci hissə: Qismən təzyiqin, sonra ümumi təzyiqin hesablanması

Addım 1. Hesabladığınız hər qaz üçün qismən təzyiq tənliyini təyin edin

Bu hesablama üçün 2 litrlik bir qabda 3 qazın olduğu güman edilir: azot (N.₂), oksigen (O₂) və karbon qazı (CO₂). Hər bir qazın kütləsi 10 qr, temperaturu 37 dərəcə Selsidir. Hər bir qazın qismən təzyiqini və kimyəvi qabdakı qaz qarışığının ümumi təzyiqini hesablayacağıq.

Qismən təzyiq formulu P -dir_ümumi = P_azot + P_oksigen + P_{karbon qazı}.
Həcmi və temperaturu bilinən hər bir qaz üçün təzyiqi axtardığımız üçün hər bir qazın mol sayı kütləsinə görə hesablana bilər. Formula dəyişdirilə bilər: P_ümumi = (nRT/V) _azot + (nRT/V) _oksigen + (nRT/V) _{karbon qazı}

Addım 2. İstiliyi Kelvin dərəcəsinə çevirin

Selsi temperaturu 37 dərəcədir, buna görə 310 dərəcə K əldə etmək üçün 273 ilə 37 əlavə edin.

Addım 3. Nümunədə mövcud olan hər qazın mol sayını tapın

Bir qazın mol sayı, qarışıqdakı hər bir atomun atom kütləsinin cəminə bərabər olan molar kütləsinə bölünmüş qaz kütləsidir.

Azot qazı üçün (N.₂), hər atomun atom kütləsi 14-ə bərabərdir. Azot diatomik (iki atomlu bir molekul) olduğu üçün bu nümunədəki azot üçün 28 molar kütlə əldə etmək üçün 14-ün dəyəri 2 ilə vurulmalıdır. Sonra qram kütləsi, 10g, mol sayını almaq üçün 28 -ə bölünür, buna görə nəticə təxminən 0.4 mol azotdur.
Növbəti qaz üçün oksigen (O₂), hər atomun atom kütləsi 16 -ya bərabərdir. Oksigen də diatomikdir, buna görə 16 dəfə 2 nümunədəki oksigenin molar kütləsini 32 verir. 32 -ə bölünmüş 10 qram təxminən 0.3 mol oksigen verir.
Sonrakı yer karbon qazıdır (CO₂), 3 atomdan ibarətdir, yəni atom kütləsi 12 olan bir karbon atomu və atom kütləsi 16 olan iki oksigen atomu. Bu üç atom kütləsi molar kütləni əldə etmək üçün əlavə olunur: 12 + 16 + 16 = 44. Sonrakı 10 qram 44 -ə bölündüyü üçün nəticə təxminən 0,2 mol karbon dioksiddir.

Addım 4. Mol dəyərlərini, həcmini və temperaturunu daxil edin

Nömrələr düstura daxil edildi: P._ümumi = (0, 4 * R * 310/2) _azot + (0, 3 * R * 310/2) _oksigen + (0, 2 * R * 310/2) _{karbon qazı}.

Sadəlik üçün vahidlər yazılmır. Bu ədədlər riyazi hesablamalarda silinəcək və yalnız təzyiq vahidləri qalacaq

Addım 5. Sabit R dəyərini daxil edin

Ümumi və qismən təzyiqlər atmosfer vahidlərində ifadə ediləcək, buna görə istifadə olunan R dəyəri 0.0821 L atm/K mol təşkil edir. Bu dəyər daha sonra tənliyə daxil edilir ki, formula P olsun_ümumi =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _azot + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _oksigen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{karbon qazı}.

Addım 6. Hər qaz üçün qismən təzyiqləri hesablayın

İndi bütün lazımi dəyərlər əldə edildiyindən, riyazi hesablama zamanıdır.

Azotun qismən təzyiqi üçün 0,4 mol 0,0821 sabit və 310 dərəcə K temperaturla vurulur, sonra 2 litrə bölünür: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm, təxminən.
Oksigenin qismən təzyiqi üçün 0.3 mol 0.0821 sabit və 310 dərəcə K temperaturla vurulur, sonra 2 litrə bölünür: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 atm, təxminən.
Karbondioksidin qismən təzyiqi üçün 0,2 mol 0,0821 sabit və 310 dərəcə K temperaturla vurulur, sonra 2 litrə bölünür: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 atm, təxminən.
Daha sonra ümumi təzyiqi əldə etmək üçün üç qismli təzyiq birlikdə əlavə olunur: P._ümumi = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54 və ya 11,45 atm, az və ya çox.

3 -dən 3 -cü hissə: Ümumi təzyiqin hesablanması, sonra qismən

Addım 1. Qismən təzyiq formulunu əvvəlki kimi təyin edin

Yenə də, 2 litrlik bir balonun tərkibində 3 fərqli qaz olduğunu düşünək: azot (N.₂), oksigen (O₂) və karbon qazı (CO₂). Hər qazın kütləsi 10 qramdır və hər birinin temperaturu 37 dərəcədir.

Kelvində temperatur hələ də eyni 310 dərəcədir və molların sayı təxminən 0,4 mol azot, 0,3 mol oksigen və 0,2 mol karbon dioksiddir.
İstifadə olunan təzyiq vahidi də atmosferdir, buna görə də R sabitinin dəyəri 0.0821 L atm/K mol təşkil edir.
Beləliklə, qismən təzyiq tənliyi bu nöqtədə hələ də eynidir: P._ümumi =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _azot + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _oksigen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{karbon qazı}.

Addım 2. Qaz qarışığının ümumi mol sayını əldə etmək üçün nümunədəki hər qazın mol sayını əlavə edin

Hər bir qaz nümunəsi üçün həcm və temperatur eyni olduğundan və hər bir molar dəyəri eyni sabitlə vurulduğundan, tənliyi aşağıdakı kimi yenidən yazmaq üçün riyaziyyatın paylayıcı xüsusiyyətindən istifadə edə bilərik:_ümumi = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.

Cəmi edin: 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 mol qaz qarışığı. Tənlik daha sadə olacaq, yəni P_ümumi = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.

Addım 3. Qaz qarışığının ümumi təzyiqini hesablayın

Çarpma edin: 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 mol, az və ya çox.

Addım 4. Qarışığı təşkil edən hər bir qazın nisbətini hesablayın

Qarışıqdakı hər qazın nisbətini hesablamaq üçün hər bir qazın mol sayını ümumi mol sayına bölün.

0.4 mol azot var, buna görə də az və ya çox 0,4/0,9 = 0,44 (yüzdə 44) nümunə var.
0,3 mol azot var, buna görə nümunənin 0,3/0,9 = 0,33 (33 faizi) az və ya çox.
0,2 mol karbon qazı var, buna görə də nümunənin 0,2/0,9 = 0,22 (22 faizi) az və ya çox.
Yuxarıdakı təxmin edilən faiz hesablaması 0.99 qaytarsa da, faktiki onluq dəyər özünü təkrarlayır. Bu o deməkdir ki, ondalık nöqtədən sonra təkrarlanan rəqəm 9 -dur. Tərifə görə bu dəyər 1 və ya yüzdə bərabərdir.