Ihanteellinen kaasuesimerkki: Osapaine

Missä tahansa seoksessa kaasujen, kukin komponentti kaasua tuottaa osittainen paine joka myötävaikuttaa kokonaismäärään paine. Tavallisesti lämpötilat ja paine, voit käyttää ihanteellista kaasua koskevaa lakia kunkin kaasun osapaineen laskemiseen.

Aloitetaan tarkastelemalla osapaineen käsitettä. Kaasuseoksessa kunkin kaasun osapaine on paine, jonka kaasu aiheuttaisi, jos se olisi ainoa, joka vie tämän tilavuuden. Jos lisäät kunkin seoksen kaasun osapaineen, arvo on kaasun kokonaispaine. Osapaineen löytämiseen käytetyssä laissa oletetaan, että järjestelmän lämpötila on vakio ja kaasu käyttäytyy seuraavan mukaisesti ihanteellisena kaasuna ihanteellinen kaasulaki:

PV = nRT

missä P on paine, V on tilavuus, n on luku moolien, R on kaasuvakio, ja T on lämpötila.

Kokonaispaine on sitten kaikkien kaasujen osapaineiden summa. varten n kaasun komponentit:

P_{kaikki yhteensä} = P₁ + P₂ + P₃ +... P_n

Tätä kirjoitettaessa tätä ideaalikaasulain variaatiota kutsutaan Daltonin osapaineiden laki

P_x = P_{kaikki yhteensä} (n / n_{kaikki yhteensä})

Osapaineen kysymys

Ilmapallo sisältää 0,1 moolia happea ja 0,4 moolia typpeä. Jos ilmapallo on normaalissa lämpötilassa ja paineessa, mikä on typen osapaine?

Ratkaisu

Osittainen paine löytyy Daltonin laki:

P_x = P_{Kaikki yhteensä} (n_x / n_{Kaikki yhteensä} )

missä
P_x = kaasun osapaine x
P_{Kaikki yhteensä} = kaikkien kaasujen kokonaispaine
n_x = kaasumoolien lukumäärä x
n_{Kaikki yhteensä} = kaikkien kaasujen moolimäärä

Vaihe 1

Etsi P_{Kaikki yhteensä}

Vaikka ongelmassa ei nimenomaisesti ilmoiteta painetta, se kuitenkin kertoo, että ilmapallo on vakio lämpötila ja paine. Vakiopaine on 1 atm.

Vaihe 2

Lisää yhteen komponenttikaasujen moolimäärä niin, että löydät n_{Kaikki yhteensä}

n_{Kaikki yhteensä} = n_happi + n_typpi
n_{Kaikki yhteensä} = 0,1 mol + 0,4 mol
n_{Kaikki yhteensä} = 0,5 mol

Vaihe 3

Nyt sinulla on kaikki tarvittavat tiedot arvojen kytkemiseksi yhtälöön ja ratkaisemiseksi P: lle_typpi

P_typpi = P_{Kaikki yhteensä} (n_typpi / n_{Kaikki yhteensä} )
P_typpi = 1 atm (0,4 mol / 0,5 mol)
P_typpi = 0,8 atm

Vastaus

Typen osapaine on 0,8 atm.

• Ilmoita yksiköt oikein! Tyypillisesti käytettäessä mitä tahansa ihanteellisen kaasulain muotoa käsitellään massa moolina, lämpötila Kelvinissä, tilavuus litroissa ja paine ilmakehässä. Jos lämpötilat ovat Celsiusissa tai Fahrenheitissä, muunna ne Kelviniin ennen jatkamista.
• Muista, että oikeat kaasut eivät ole ihanteellisia kaasuja, joten vaikka laskelmassa on hyvin vähän virheitä tavanomaisissa olosuhteissa, se ei ole tarkalleen todellinen arvo. Useimmissa tilanteissa virhe on vähäinen. Virhe kasvaa kaasun paineen ja lämpötilan noustessa, koska hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa useammin toistensa kanssa.