Si të llogarisni presionin e pjesshëm: 14 hapa (me foto) - Këshilla

Si të llogaritet presioni i pjesshëm - Këshilla

Përmbajtje

Hapat
Këshilla
Paralajmërim
Çfarë ju duhet

Në kimi, "presion i pjesshëm" është presioni i secilit gaz në përzierjen e gazrave që veprojnë në mjedisin përreth, të tilla si një rezervuar me gaz në një laborator, rezervuari i gazit të një zhytësi ose hapësira përreth. Atmosferë. Mund të llogaritni presionin e secilit gaz në përzierje nëse e dini masën, vëllimin dhe temperaturën e tij. Më pas shtoni presionet e pjesshme për të marrë presionin total të përzierjes së gazit, ose së pari gjeni presionin total dhe më pas gjeni presionin e pjesshëm.

Hapat

Pjesa 1 nga 3: Kuptimi i vetive të gazit

Trajtojeni çdo gaz si një gaz "ideal". Në kimi, gazi ideal është ai që bashkëvepron me gazrat e tjerë pa u tërhequr nga molekulat e tyre. Molekulat e gazit mund të përplasen me njëra-tjetrën dhe të kërcejnë si një top bilardo pa deformim.
- Presioni i një gazi ideal rritet ndërsa ai është i ngjeshur në një hapësirë më të vogël dhe zvogëlohet ndërsa shpërndahet në një hapësirë më të madhe. Kjo marrëdhënie njihet si Ligji i Boyle (emëruar pas shkencëtarit Robert Boyle). Formula e matematikës tregon se kjo marrëdhënie është k = P x V, ose më thjesht k = PV, ku k është një lidhje konstante midis presionit dhe vëllimit, P është presion dhe V është një trup. produkt.
- Problemit mund t'i jepet presioni në një nga njësitë e ndryshme. Në të cilën paskal (Pa) përcaktohet si forca e një njutoni që vepron në një metër katror. Njësi tjetër është atmosfera (atm), e cila përcaktohet si presioni i atmosferës së tokës në një lartësi të barabartë me nivelin e detit. Presioni prej 1 atm është 101,325 Pa.
- Temperatura e gazit ideal rritet ndërsa vëllimi rritet dhe ulet ndërsa vëllimi zvogëlohet. Kjo marrëdhënie njihet si Ligji i Charles (emëruar pas shkencëtarit Jacques Charles). Formula matematikore për këtë është k = V / T, ku k është lidhja konstante midis vëllimit dhe temperaturës, V është vëllimi dhe T është temperatura.
- Temperatura e gazit në këtë ekuacion llogaritet në gradë Kelvin, dhe gradë Kelvin duke shtuar gradë Celsius me 273.
- Këto dy marrëdhënie mund të kombinohen në një ekuacion të vetëm: k = PV / T, ose ato mund të shkruhen si PV = kT.
Përcakton njësinë e masës që përdoret për të matur gazin. Gazi ka si masë ashtu edhe vëllim. Vëllimet zakonisht maten në litra (l), por ka dy masa gazi.
- Masat konvencionale maten në gram ose, nëse masa është mjaft e madhe, në kilogramë.
- Meqenëse shumica e gazrave janë shpesh aq të lehta, ato maten gjithashtu me një formë tjetër të masës që quhet masë molare ose masë molare. Masa molare përcaktohet si shuma e masës atomike të secilit atom në përbërjen e gazit, me masën e secilit atom krahasuar me masën e karbonit (vlera 12).
- Meqenëse atomet dhe molekulat janë aq të vogla për t’u llogaritur, masa e gazit përcaktohet në mole. Numri i moleve në një sasi gazi mund të llogaritet duke pjesëtuar masën e gazit me masën molare të tij, dhe shënohet me shkronjën n.
- Ne mund të zëvendësojmë çdo konstante k në ekuacionin e gazit me produktin e n, numrin e moleve dhe një konstante të re R. Tani kemi ekuacionin nR = PV / T ose PV = nRT.
- Vlera R varet nga njësia e përdorur për të matur presionin, vëllimin dhe temperaturën e gazit. Nëse vëllimi është në litra, temperatura në gradë Kelvin dhe presioni në atmosferë, kjo është 0,0821 L atm / K mol. Ju gjithashtu mund të shkruani 0,0821 L atm K mol për të shmangur përdorimin e prerjes së ndarjes në njësi të masës.
Ligji i presionit të pjesshëm të Dalton. Ky ligj u propozua nga kimisti dhe fizikanti John Dalton, i cili prezantoi për herë të parë konceptin e një elementi kimik të bërë nga atome. Ligji i Dalton thotë se presioni total i përzierjes së gazit është presioni total i secilit gaz në përzierje.
- Ligji i Dalton mund të shkruhet në ekuacion pas P_total = P₁ + P₂ + P₃ ... me sasinë e presionit P të barabartë me numrin e gazrave në përzierje.
- Ekuacioni i Ligjit të Dalton mund të zhvillohet kur kemi të bëjmë me gazra presioni i pjesshëm i të cilave është i panjohur, por vëllimi dhe temperatura e të cilave dihen. Presioni i pjesshëm i një gazi është presioni i ushtruar nga e njëjta sasi gazi në një rezervuar që përmban vetëm atë vetëm.
- Për çdo presion të pjesshëm, ne mund të rishkruajmë ekuacionin ideal të gazit PV = nRT në një formë që ka P vetëm në anën e majtë të shenjës së barabartë. Kështu, ne duhet t'i ndajmë të dy anët me V: PV / V = nRT / V. Dy V-të në anën e majtë eliminohen, duke lënë P = nRT / V në fund.
- Pastaj zëvendësoni këtë formulë me secilën shkronjë P në anën e djathtë të ekuacionit të presionit të pjesshëm: P_total = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
reklamë

Pjesa 2 nga 3: Llogaritni presionin e pjesshëm, pastaj presionin total

Përcaktoni ekuacionet e presionit të pjesshëm për problemet e dhëna. Për të ilustruar këtë llogaritje, supozoni se kemi një shishe 2 litra që përmban 3 gazra: azot (N₂), oksigjeni (O₂), dhe dioksid karboni (CO₂) Çdo gaz ka 10 g, dhe temperatura e secilit gaz në cilindër është 37 gradë Celsius. Ne duhet të gjejmë presionin e pjesshëm të secilit gaz dhe presionin e përgjithshëm të përzierjes së gazit që vepron në cilindër.
- Ekuacioni i presionit të pjesshëm është shkruar si më poshtë P_total = P_Azotit + P_oksigjen + P_{dioksid karboni}.
- Meqenëse po kërkojmë presionin e secilit gaz, ne e dimë vëllimin, temperaturën dhe mund të gjejmë numrin mol të secilit gaz bazuar në masën e tyre, ky ekuacion rishkruhet në: P_total = (nRT / V) _Azotit + (nRT / V) _oksigjen + (nRT / V) _{dioksid karboni}
Shndërroni temperaturën në gradë Kelvin. Temperatura e gazrave është 37 gradë Celsius kështu që shtojmë 37 plus 273 për të marrë 310 gradë K.
Gjeni numrin e moleve të secilit gaz në shishe. Numri i moleve të gazit është masa e gazit e ndarë me masën e saj molare, ku masa molare është masa totale e secilit atom që përbën substancën.
- Për gazin e parë, azoti ka formulën molekulare (N₂), secili atom ka një masë 14. Meqenëse molekula e azotit ka dy atome, ne duhet të shumëzojmë 14 me 2 për të marrë një peshë molekulare të azotit 28, pastaj ta ndajmë masën në gram me 10g. jepni 28 për të marrë numrin e moleve, rrethoni rezultatin në afërsisht 0.4 mole gaz azoti.
- Për gazin e dytë, oksigjeni ka formulën molekulare (O₂), secili atom ka një masë prej 16. Molekula e oksigjenit gjithashtu ka dy atome, ne duhet të shumëzojmë 16 me 2 për të marrë një masë molekule oksigjeni prej 32. Ndarja e 10g me 32 jep një rezultat të përafërt. 0,3 mol oksigjen në shishe.
- Një gaz i tretë është formula dioksid karboni (CO₂), ka 3 atome: një atom karboni me masë 12, dy atome oksigjeni me secilin atom me masë 16. Shtojmë masën e tre atomeve: 12 + 16 + 16 = 44 është masë molekulë. Ndarja e 10g me 44 jep afërsisht 0.2 mol dioksid karboni.
Vendosni vlerat për mol, vëllim dhe temperaturë në ekuacion. Tani ekuacioni duket kështu: P_total = (0,4 * R * 310/2) _Azotit + (0,3 * R * 310/2) _oksigjen + (0.2 * R * 310/2) _{dioksid karboni}.
- Për thjeshtësi, ne heqim njësinë matëse për vlerat. Këto njësi do të shkatërrohen pasi të keni zgjidhur ekuacionin, duke lënë vetëm njësinë matëse të rezultatit në presion.
Zëvendësoni vlerën e konstantës R. Ne do të përpunojmë rezultatet e presionit të pjesshëm dhe total në atmosferë, kështu që do të përdorim një vlerë R prej 0,0821 L atm / K mol. Vendosja e kësaj vlere në ekuacion jep rendimentet P_total =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Azotit + (0,3 *0,0821 * 310/2) _oksigjen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{dioksid karboni}.
Llogaritni presionin e pjesshëm të secilit gaz. Tani që kemi futur vlerat tona, gjëja tjetër që duhet të bëni është ta zgjidhni atë.
- Për presionin e pjesshëm të azotit, shumëzoni 0,4 mol me konstantën 0,0821 dhe temperaturën 310 gradë K, pastaj ndani me 2 litra: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm (afërsisht).
- Për presionin e pjesshëm të oksigjenit, shumëzoni 0,3 mol me konstantën 0,0821 dhe temperaturën 310 gradë K, pastaj ndani me 2 litra: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm (afërsisht.)
- Për presionin e pjesshëm të dioksidit të karbonit, shumëzoni 0,2 mol me konstantën 0,0821 dhe temperaturën 310 gradë K, pastaj ndani me 2 litra: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2.54 atm (afërsisht).
- Tani shtoji këto presione për të gjetur presionin total: P_total = 5,09 + 3,82 + 2,54 = 11,45 atm (afërsisht).
reklamë

Pjesa 3 nga 3: Llogaritni presionin total, pastaj presionin e pjesshëm

Përcaktoni ekuacionin e presionit të pjesshëm si më sipër. Përsëri, supozoni se kemi një shishe 2 litra që përmban 3 gazra: azot (N₂), oksigjeni (O₂), dhe dioksid karboni (CO₂) Çdo gaz ka 10 g, dhe temperatura e secilit gaz në cilindër është 37 gradë Celsius.
- Temperatura e Kelvinit është akoma 310 gradë, dhe ashtu si më sipër, ne kemi afërsisht 0.4 mol azot, 0.3 mol oksigjen dhe 0.2 mol dioksid karboni.
- Në mënyrë të ngjashme, ne do të llogarisim rezultatet nën atmosferë, kështu që do të përdorim një vlerë R prej 0,0821 L atm / K mol.
- Në këtë pikë mbetet ekuacioni i presionit të pjesshëm: P_total =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Azotit + (0,3 *0,0821 * 310/2) _oksigjen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{dioksid karboni}.
Shtoni numrin e moleve të secilit gaz në cilindër për të gjetur molet totale të përzierjes së gazit. Meqenëse vëllimet dhe temperaturat e gazrave në cilindër janë të njëjta, dhe masa molekulare e secilit gaz shumëzohet gjithashtu me të njëjtën konstante, ne mund të përdorim vetinë shpërndarëse të matematikës për të rishkruar ekuacionin. Procesi është P_total = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
- Shtoni 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 mole përzierje gazi. Ekuacioni reduktohet më tej në P_total = 0,9 * 0,0821 * 310/2.
Gjeni presionin total të përzierjes së gazit. Merrni 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol (rreth.)
Gjeni proporcionin e secilit gaz që përbën përzierjen. Ju ndani numrin e moleve për gaz me molet totale të përzierjes së gazit.
- Kemi 0.4 mole azot kështu që marrim 0.4 / 0.9 = 0.44 (44%) në përzierjen e gazit (afërsisht.).
- Kemi 0.3 mol oksigjen, kështu që marrim 0.3 / 0.9 = 0.33 (33%) në përzierjen e gazit (afërsisht).
- Kemi 0.2 mol dioksid karboni kështu që marrim 0.2 / 0.9 = 0.22 (22%) në përzierjen e gazit (afërsisht.).
- Megjithëse përqindjet e përafërta të mësipërme shtohen vetëm në 0.99, në të vërtetë dhjetoret vazhdojnë të përsëriten, me shumën që është një seri prej 9 pas presjes. Sipas përkufizimit, kjo është ekuivalente me 1 ose 100 përqind.
Shumëzoni raportin e masës për gaz me presionin total për të gjetur presionin e pjesshëm.
- Merrni 0,44 * 11,45 = 5,04 atm (afërsisht).
- Merrni 0,33 * 11,45 = 3,78 atm (afërsisht).
- Merrni 0,22 * 11,45 = 2,52 atm (afërsisht).
reklamë

Këshilla

Ju do të vini re se ekziston një mospërputhje e vogël midis llogaritjes së presionit të pjesshëm dhe së pari llogaritjes së presionit të përgjithshëm dhe llogaritjes së presionit të pjesshëm. Mos harroni se vlerat e llogaritura janë vetëm të përafërta sepse rrumbullakosim në 1 ose 2 numra pas presjes për t'i bërë ato më të thjeshta.Nëse përdorim një kalkulator për të kryer llogaritjet pa rrumbullakosje, devijimi midis këtyre dy metodave është edhe më i vogël, edhe nëse nuk ka devijim.

Paralajmërim

Për zhytësit, njohja e presionit të pjesshëm të gazit është veçanërisht e rëndësishme pasi lidhet me jetën e tyre. Një presion i pjesshëm i oksigjenit që është shumë i ulët mund të shkaktojë humbje të vetëdijes ose vdekje, ndërsa presioni shumë i lartë i azotit ose oksigjenit mund të shkaktojë helmim.