Különbség a részleges nyomás és a gőznyomás között
Share
A parciális nyomást és a gőznyomást gyakran használják tudományos kifejezésekben, amelyek a rendszer alkotóelemei által kifejtett nyomás mennyiségére vonatkoznak, de azonosságuk zavaró lehet mások számára. Világosan megkülönböztetjük ezeket a kifejezéseket, beleértve azok hatásait és identitását. Ez a cikk részletesebben tárgyalja a kifejezések közötti különbségeket. Ezenkívül tartalmaz néhány példát annak alkalmazásának demisztifikálására.
Először emeljük ki a nyomás fogalmát, mielőtt elmélyíthetnénk a különbséget a gőz és a parciális nyomás között. A nyomást tudományosan úgy határozzák meg, mint egy tárgyra vagy anyagra egy területre jutó erő. Meghatározható az összeütköző részecskék egymásra gyakorolt erőként is, és gyakran Pascal alkalmazásával mérik. Részecskék ütközése esetén a nyomás kiszámításához a gáz egyenletét és a gázok kinetikai elméletét kell használni.
Mi a gőznyomás??
Gőznyomás alkalmazható folyékony vagy szilárd fázisokra. Ez a gőz termodinamikai egyensúlyában a folyadékra vagy szilárd állapotra gyakorolt nyomás egy meghatározott hőmérsékleten, zárt rendszerben, amikor mind a gőz, mind a folyadék (szilárd) érintkeznek. Ez a nyomás a párologtatás eredményeként keletkezik, amelyet a szilárd vagy folyékony hő fokozódása okoz. A hőmérsékletet tehát a párolgás mértékének tekintik, és közvetlenül arányos a gőznyomással. Ez azt jelenti, hogy minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a gőznyomás.
A párologtatás során a légmolekulák a nagyobb kinetikus energia eredményeként távoznak egy zárt rendszerben a levegőbe. Amikor ez egyensúlyban van, akkor a gőznyomás keletkezik a gőz és a folyadék (szilárd) kondenzált formája között. Azokban a megoldásokban, ahol az intermolekuláris erők gyengébbek, a gőznyomás általában nagyobb, és fordítva, olyan megoldásokban, ahol az intermolekuláris erők erősebbek, a gőznyomás kisebb.
A gőznyomás ideális keverékekben is előfordulhat, amint azt a Raoult-törvény magyarázza. Megállapítja, hogy egy folyékony vagy szilárd keverékben az adott komponens parciális gőznyomása megegyezik az adott komponens gőznyomásával, szorozva az adott keverékben lévő molekularányával egy adott hőmérsékleten. Az alábbi példa ezt szemlélteti.
1. példa.
Ideális keverékként 0,5 mol. etanol és 1,5 mol. A metanol 30KPa és 52KPa gőznyomásával meghatározza az egyes alkotóelemek részleges gőznyomását.
Megoldás:
A molok teljes száma 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. Raoult törvénye szerint a parciális gőznyomás megegyezik a gőznyomás szorozásával az adott komponens moláris frakciójával. Ebben az esetben a Pmetanol = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa és Petanol = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.
Ha a keverék komponenseinek részleges gőznyomása van, akkor az összes gőznyomást összekapcsolva kaphatják meg. Ebben a tekintetben a 7,5 + 39 46,5 KPa-t ad az etanol és a metanol oldatok keverékének összes gőznyomásához.
A gőznyomást befolyásoló tényezők
Molekulák azonossága
Mint fentebb már említettük, a molekuláris erők típusai meghatározzák a kifejtett gőznyomást. Ha az erők erősebbek, akkor kevesebb gőznyomás lép fel, és ha gyengébb, akkor nagyobb gőznyomás lép fel. Ezért a folyadék vagy szilárd anyag összetétele befolyásolja a gőznyomást.
Hőfok
A magasabb hőmérséklet magasabb gőznyomást eredményez, mivel több kinetikus energiát aktiválja, hogy megbontja a molekuláris erőket, így a molekulák gyorsan el tudják kerülni a folyadék felületét. Amikor a gőznyomás (telített gőznyomás) megegyezik a külső nyomással (légköri nyomással), a folyadék forrni kezd. Alacsonyabb hőmérsékletet eredményez alacsony gőznyomás esetén, és a folyadék forrásig tart.
Dalton részleges nyomás törvénye
Mi az a részleges nyomás??
A részleges nyomás ötletét először a neves tudós, John Dalton javasolta. Ez adta a részleges nyomás törvényét, amely kimondja, hogy az ideális gázkeverék által kifejtett teljes nyomás egyenlő az egyes gázok részleges nyomásának összegével. Mondjuk, hogy egy adott tartály tele van hidrogén-, nitrogén- és oxigéngázokkal, a teljes nyomás PTELJES, egyenlő az oxigén, a nitrogén és a hidrogén összegével. A keverékben található bármely gáz parciális nyomását úgy számítják ki, hogy megszorozzák a teljes nyomást az egyes gázok moláris frakciójával.
Dióhéjban a parciális nyomás az a nyomás, amelyet egy adott gáz gyakorol a keverékre, mintha önmagában működne a rendszerben. Így az egyes gázok parciális nyomásának meghatározásakor figyelmen kívül hagyja a többi gázt. Ez az elmélet igazolható például 0,6 atm O befecskendezésével2 10,0 literes tartályban, 230 K hőmérsékleten, majd 0,4 atm N befecskendezésével2 azonos méretű, azonos méretű tartályban, azonos hőmérsékleten, majd végül egyesítsük a gázokat a teljes nyomás mérésére; ez lesz a két gáz összege. Ez egyértelműen magyarázza az egyes gázok parciális nyomását nem reaktív gázok keverékében.
A parciális nyomás kiszámítása
A parciális nyomás kiszámítása abszolút szellő, mivel a Dalton törvénye [1] erre rendelkezik. Ez a megadott tipikus információktól függ. Ha például az A és B gázkeverék teljes nyomását, valamint az A gáz nyomását adjuk meg, akkor B részleges nyomását PTELJES = PA + PB. A többi algebrai manipulációk. De abban az esetben, ha csak a keverék teljes nyomását adták meg, akkor a B gáz moláris frakcióját használhatja a parciális nyomás meghatározására. Az X-vel jelölt moláris frakció úgy tekinthető meg, hogy a B gáz mólt megosztjuk a gázkeverék összes moljával. Ezután a parciális nyomás megállapításához meg kell szorozni az X mólarányt a teljes nyomással. Az alábbi példa ezt részletezi.
2. példa.
A nitrogén és az oxigén keverékét, 2,5 mól, illetve 1,85 mól elegyet injektálunk egy 20,0 literes tartályba, teljes nyomással 4 atm; kiszámítja az oxigéngáz által kifejtett parciális nyomást.
Megoldás:
A keverékben az összes molszám 2,5 + 1,85 = 4,35 mol. Tehát az oxigén moláris frakciója, Xo, 1,85 mol / 4,35 mol = 0,425 mol. Az oxigén parciális nyomása 0,425 * 4atm = 1,7atm. A fennmaradó gáz parciális nyomását ugyanazon megközelítés szerint lehet kiszámítani, vagy pedig az oxigéngáz és a Dalton parciális nyomásokról szóló törvény által kidolgozott teljes nyomás alapján kiszámítható, amely szerint a nem reaktív gázok teljes nyomása megegyezik a a parciális nyomások.
Különbség a gőz és a parciális nyomás között
A fenti magyarázatok alapján nyilvánvaló, hogy a gőznyomás és a parciális nyomás két különálló nyomás. A gőznyomás a folyékony és a szilárd fázisra vonatkozik, míg a parciális nyomás a gáznemű fázisra. A gőznyomást fázistranszferben hajtják végre, miután elegendő hőt adtak az oldathoz, így molekuláik elmenekülnek egy zárt rendszerben..
A parciális nyomás és a gőznyomás közötti fő különbség az, hogy a parciális nyomás az a keverékben az egyes gázok által kifejtett nyomás, mintha önmagában lennének a rendszerben, míg a gőznyomás azt a nyomást jelenti, amelyet a gőz a termodinamikai egyensúlyában folyékony vagy szilárd kondenzált állapota. Az alábbi táblázat összefoglalja ezeket a nyomásokat.
| Gőznyomás | Parciális nyomás |
| Folyékony vagy szilárd gőz hat az egyensúlyi helyzetű kondenzált fázisára | Az egyes gázok egy nem reaktív gázkeverékben bocsátják ki |
| Jól magyarázható Raoult törvényével | Jól magyarázható a Dalton törvényével |
| Szilárd és folyékony fázisokban alkalmazható | Csak gáznemű fázisokban alkalmazható |
| Függetlenül a rendszer felületétől vagy térfogatától | Az azonos térfogatú gázok felhasználásával számítva |
| Az oldott anyag mólaránya alapján számolva | A gáz mólaránya alapján számítva |
Tekerje fel!
A gőznyomás és a parciális nyomás két fontos tudományos kifejezés, amelyeket a gőz és a gázok által kifejtett erők hatásainak meghatározására használnak, adott zárt rendszerben, adott hőmérsékleteken. Fő különbségük az alkalmazási terület és a folyékony vagy szilárd fázisokra alkalmazott gőznyomás, míg a parciális nyomást egy adott gázra alkalmazzák, ideális gázok keverékében egy adott térfogatban.
A parciális nyomást könnyen kiszámolhatjuk a Dalton parciális nyomás törvényének követésével, míg a gőznyomást a Raoult-törvény alkalmazásával számoljuk. Bármely adott keverékben minden gázkomponens saját nyomást gyakorol, amelyet más gázoktól független parciális nyomásnak neveznek. És ha megduplázza bármely alkotóelem molát, miközben a hőmérséklet állandó marad, akkor növeli annak részleges nyomását. Clausius-Clapeyron kapcsolat [2] szerint a gőznyomás a hőmérséklet emelkedésével növekszik.
A fent említett információkkal meg kell különböztetni a gőznyomást és a parciális nyomást. Önnek képesnek kell lennie arra is, hogy kiszámítsa őket a moláris frakciók felhasználásával és a teljes nyomással megszorozva. Tipikus példákat adott Önnek e nyomás alkalmazásának részletesebb kidolgozására.
