Przykład gazu doskonałego Problem: ciśnienie częściowe

W dowolnej mieszaninie gazów, wywiera każdy gaz składowy częściowe ciśnienie co przyczynia się do całości nacisk. W zwykłym temperatury i ciśnienie, możesz zastosować prawo gazu doskonałego, aby obliczyć ciśnienie cząstkowe każdego gazu.

Zacznijmy od przeglądu koncepcji ciśnienia cząstkowego. W mieszaninie gazów ciśnienie cząstkowe każdego gazu jest ciśnieniem, które wywierałby gaz, gdyby był jedynym, który zajmuje tę przestrzeń. Jeśli dodasz ciśnienie cząstkowe każdego gazu w mieszaninie, wartością będzie całkowite ciśnienie gazu. Prawo stosowane do znajdowania ciśnienia cząstkowego zakłada, że ​​temperatura układu jest stała, a następnie gaz zachowuje się jak gaz idealny idealne prawo gazu:

PV = nRT

gdzie P to ciśnienie, V to objętość, n to liczba moliR oznacza stała gazu, a T oznacza temperaturę.

Ciśnienie całkowite jest wówczas sumą wszystkich ciśnień cząstkowych gazów składowych. Dla n składniki gazu:

P._całkowity = P₁ + P₂ + P₃ +... P._n

Kiedy jest napisane w ten sposób, nazywa się to wariantem prawa gazu doskonałego

P._x = P_całkowity (n / n_całkowity)

Pytanie o częściowe ciśnienie

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

Rozwiązanie

Częściowe ciśnienie stwierdza 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, wskazuje, że balon się znajduje standardowa temperatura i ciśnienie. Standardowe ciśnienie wynosi 1 atm.

Krok 2

Zsumuj liczbę moli gazów składowych, aby znaleźć n_Całkowity

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

Krok 3

Teraz masz wszystkie informacje potrzebne do podłączenia wartości do równania i rozwiązania dla 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

Odpowiedź

Ciśnienie cząstkowe azotu wynosi 0,8 atm.

• Pamiętaj o prawidłowym zgłaszaniu jednostek! Zazwyczaj, stosując dowolną formę idealnego prawa gazu, będziesz mieć do czynienia z masą w molach, temperaturą w kelwinach, objętością w litrach i ciśnieniem w atmosferach. Jeśli masz temperatury w stopniach Celsjusza lub Fahrenheita, przed kontynuowaniem przelicz je na Kelvin.
• Pamiętaj, że prawdziwe gazy nie są idealnymi gazami, więc chociaż obliczenia będą miały bardzo mały błąd w zwykłych warunkach, nie będzie to dokładnie prawdziwa wartość. W większości sytuacji błąd jest nieistotny. Błąd rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury gazu, ponieważ cząsteczki oddziałują ze sobą częściej.