Основно съдържание
Химична библиотека
Курс: Химична библиотека > Раздел 10
Урок 1: Уравнение за идеален газ- Закон за идеалния газ (PV = nRT)
- Решен пример: Използване на закона за идеалния газ за изчисляване на броя молове
- Решен пример: Използване на закона за идеалния газ за изчисляване на промяна на обема
- Газови смеси и парциално налягане
- Закон на Далтон за парциалните налягания
- Решен пример: Изчисляване на парциалното налягане
- Решен пример: Парно налягане и закона за идеалния газ
- Закон за идеалния газ
- Изчисления с използване на формулата за идеален газ
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Закон на Далтон за парциалните налягания
Определение за парциално налягане с помощта на закона на Далтон за парциалните налягания
Основни идеи
- Налягането, упражнявано от отделен газ в една газова смес, се нарича парциално налягане.
- Ако приемем, че имаме смес от идеални газове, можем да използваме закона за идеалния газ, за да решаваме задачи със смеси от газове.
- Според закона на Далтон за парциалните налягания общото налягане на смес от газове е равно на сумата от парциалните налягания на отделните газове:
- Законът на Далтон може да се изрази чрез моларната част на даден газ,
:
Въведение
В ежедневието си измерваме налягането на газ с помощта на барометри, за да проверим атмосферното налягане навън, или с помощта на манометър за гуми, за да проверим налягането в гумите на колелото си. Когато правим това, измерваме макроскопското физично свойство на голям брой газови молекули, които са невидими за невъоръжено око. На молекулно ниво наляганията, които измерваме, са резултат от силите, упражнявани от отделните молекули, които се сблъскват с други обекти, например със стените на съда.
Да разгледаме по-отблизо налягането от гледна точка на молекулите и да научим как законът на Далтон ни помага да изчислим общото и парциалното налягане на смес от газове.
Идеални газове и парциално налягане
В тази статия ще приемаме газовете в нашата смес за идеални газове. Това предположение като цяло е разумно при температура, която не е супер ниска (близка до ) и налягане около .
Това означава, че правим няколко предположения по отношение на нашите газови молекули:
- Приемаме, че газовите молекули не заемат обем.
- Приемаме, че няма привличане между молекулите, което означава, че те действат независимо от останалите газови молекули.
Въз основа на тези предположения можем да изчислим приноса на различните газове в сместа към общото налягане. Налягането, упражнявано от конкретен газ в сместа, се нарича парциално налягане. Парциалното налягане на даден газ може да бъде изчислено от закона за идеалния газ, който ще разгледаме в следващия раздел, както и чрез закона на Далтон за парциалните налягания.
Пример 1: Изчисляване на парциалното налягане на газ
Да примем, че имаме смес от водород (газ), , и кислород (газ), . Сместа съдържа водород и кислород. Сместа е в съд с обем при температура , а общото налягане на газовата смес е .
Приносът на водорода към общото налягане е неговото парциално налягане. Тъй като газовите молекули в идеален газ действат независимо от останалите газове в сместа, парциалното налягане на водорода е същото, каквото би било, ако в контейнера няма други газове. Следователно, ако искаме да намерим парциалното налягане на водорода в сместа, , можем напълно да игнорираме кислорода и да използваме закона за идеалния газ:
Преобразуваме уравнението за идеалния газ, за да изразим , и получаваме:
Така според закона за идеален газ парциалното налягане на водорода в сместа е . Можем да изчислим и парциалното налягане на водорода в тази задача като използваме закона на Далтон за парциалните налягания, който ще разгледаме в следващия раздел.
Закон на Далтон за парциалните налягания
Според закона на Далтон за парциалните налягания общото налягане на смес от газове е равно на сумата от парциалните налягания на отделните газове:
където прациалното налягане на всеки газ е налягането, което този газ би упражнявал, ако в съда нямаше други газове. Това е така, защото приемаме, че между газовете няма сили на привличане.
Законът на Далтон за парциалните налягания може да бъде изразен и по отношение на молната част в смес от газове. Молната част е броят молове от дадения газ, разделен на общия брой молове газ в сместа, и често се записва като :
Законът на Далтон може да бъде преработен, за да се изрази парциалното налягане на газ 1 в сместа по отношение на молната част на газ 1:
И двете форми на закона на Далтон са изключително полезни при решаването на различни видове задачи, включително:
- Изчисляване на парциалното налягане на газ при известно моларно отношение и общо налягане
- Изчисляване на моловете на отделните газове, при известни парциални и общо налягане
- Изчисляване на общото налягане при известни парциални налягания на компонентите
Пример 2: Изчисляване на парциалните налягания и на общото налягане
Да приемем, че имаме съд с азотен газ при налягане и друг съд с кислороден газ с налягане . Температурата на двата газа е .
Ако двата газа се смесят в съд от , какви ще бъдат парциалните налягания на азота и кислорода в получената смес? Какво ще бъде общото налягане?
Стъпка 1: Изчисли моловете кислород и азот
Тъй като знаем , и за всеки от газовете преди да се смесят, можем да намерим броя на моловете азот и кислород, като използваме закона за идеалния газ:
Решаваме за азота и кислорода и получаваме:
Стъпка 2 (метод 1): Изчисли парциалните налягания и използвай закона на Далтон, за да получиш
След като определим броя молове от всеки газ в сместа, можем да използваме закона за идеалния газ, за да намерим парциалното налягане на всеки компонент в -вия контейнер:
Забележи, че парциалното налягане на всеки газ нараства в сравнение с налягането в първия контейнер. Това е нормално, защото обемът на двата газа е станал по-малък, а налягането е обратнопропорционално на обема.
Сега можем да получим общото налягане на сместа, като съберем парциалните налягания с помощта на закона на Далтон:
Стъпка 2 (метод 2): Използвай закона за идеалния газ, за да изчислиш без парциалните налягания
Тъй като налягането на една идеална газова смес зависи само от броя газови молекули в контейнера (а не от вида на молекулите), можем да използваме общите молове газ, за да изчислим общото налягане, като използваме закона за идеалния газ:
След като знаем общото налягане, можем да използваме закона на Далтон във версията с моларна част, за да изчислим парциалните налягания:
За наш късмет и по двата метода получаваме еднакъв резултат!
Може би се чудиш кога кой метод да използваш. Това зависи най-вече от това кой метод предпочиташ и донякъде от това какво трябва да намериш. Ако например искаш да намериш общото налягане, може би е по-добре да използваш втория метод, за да спестиш няколко изчисления.
Резюме
- Налягането, упражнявано от отделен газ в смес, се нарича парциално налягане.
- Ако приемем, че имаме смес от идеални газове, можем да използваме закона за идеалния газ, за да решаваме задачи със смеси от газове.
- Според закона на Далтон за парциалните налягания общото налягане на смес от газове е равно на сумата от парциалните налягания на отделните газове:
- Законът на Далтон може да се изрази чрез моларната част на газа,
:
Опитай: Изпарение в затворена система
Част 1
Част 2
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.