Газови смеси и парциално налягане

В това видео ще се запознаем с идеята за парциално налягане, упражнявано от идеални газове. Ще подходим по следния начин – представи си някакъв съд, в който има различни газове. Има повече от един вид газ. Да кажем, че имаш газ едно в този бял цвят. Очевидно не го чертая в мащаб, просто чертая тези газови молекули, които се движат. Имаш газ две в този жълт цвят. Имаш газ три в този син цвят. Оказва се, че хората са успели да наблюдават, че общото налягане в системата – и можеш да си представиш, че това налягане се прилага върху вътрешността на стената или ако поставиш нещо в този съд, налягането, силата, която е приложена, върху площта, върху това нещо, е равна на сбора от наляганията, упражнявани от всеки един от тези газове, или наляганията, които всеки газ ще приложи сам по себе си. Това ще е равно на парциалното налягане, упражнено от газ едно, плюс парциалното налягане, упражнено от газ две, плюс парциалното налягане, упражнено от газ три. Това следва математически от закона за идеалния газ, който сме виждали преди. Спомни си, законът за идеалния газ ни казва, че налягането по обема е равно на броя молове по универсалната газова константа, по температурата. Ако тук изразиш наляганията, просто делиш двете страни на обема. Ще получиш, че налягането е равно на n по R, по Т, върху обема. Можем да изразим двете страни на уравнението по този начин. Общото налягане е равно на общия брой молове. Нека го запиша така, n общо по универсалната газова константа, по температурата в келвини, делено на обема на съда. Това ще е равно на – налягането, упражнявано от газ едно, което е броят молове от газ едно по универсалната газова константа, по температурата. Температурата е еднаква за всички газове, приемаме, че всички са в една и съща среда – делено на обема. Обемът също е еднакъв. В тази ситуация всички са в един и същи съд. После ще добавим това към броя молове от газ две, по универсалната газова константа, която, отново, ще е еднаква за всички газове, по температурата, делено на обема. После към това ще добавим броя молове от газ три, по универсалната газова константа, по температурата, делено на обема. Просто случайно имам три газа тук, но очевидно можеш да продължиш и да добавиш още газове в съда. Но когато го преобразуваме математически, виждаш, че вдясно можем да изнесем RT/V. Тогава ще получим, че n1 плюс n2, плюс n3 – нека затворя тези скоби – по RT върху V. Това тук е същото нещо като общия брой молове. Ако кажа брой молове газ едно плюс брой молове газ две плюс брой молове газ три, това ще ти даде общият брой молове газ, които имаш в съда. Това е логично и математически, и логически. Можем да използваме тези математически идеи, за да отговорим на други въпроси или да измислим други начини да мислим за това. Например, да кажем, че знаем, че общото налягане в съда, упражнявано от всички газове, е четири атмосфери. Да кажем, че знаем, че общият брой молове в съда е равен на осем мола. Да кажем, че знаем, че броят молове от газ три е равен на два мола. Можем ли да използваме тази информация, за да определим какво парциално налягане упражнява газ три? Спри видеото и опитай да помислиш за това. Един начин да помислиш за това е, че парциалното налягане, упражнявано от газ три, към общото налягане ще е равно на – ако погледнем тази част тук, ще е ето това. Ще е броят молове газ три по универсалната газова константа, по температурата, делено на обема. А после общото налягане ще е този израз. Общият брой молове по универсалната газова константа, по същата температура, понеже всички са в една и съща среда, делено на същия обем. Те са в един и същи съд. Можеш ясно да видиш, че RT/V е и в числителя, и знаменателя, така че ще се съкратят. И получаваме, че – ще запиша това тук – парциалното налягане, упражнявано от газ три, върху общото налягане е равно на броя молове газ три делено на общия брой молове. Тази величина се нарича моларна фракция. Нека запиша това. Това е полезна концепция. Моларната фракция ще ти помогне да намериш парциалното налягане. За този пример, ако заместим числата, знаем, че общото налягане е четири. Знаем, че общият брой молове е осем. Знаем, че моловете, броят молове газ три, е 2. И после можем просто да решим. Нека го запиша тук. Ще го запиша в един цвят. Парциалното налягане поради газ три, върху четири, е равно на 2/8, е равно на 1/4. Можеш да кръстосаш това или да умножиш двете страни по четири, за да откриеш, че парциалното налягане поради газ три ще е едно. Тъй като работим с единици атмосфери за общото налягане, това ще е една атмосфера. И ще сме готови.