Давление частичного давления и пара
Частичное давление и давление пара обычно используются в научных терминах, касающихся количества давления, оказываемого компонентами системы, но их идентичность может смущать других. Существует четкое различие между этими терминами, включая их последствия и идентичность. В этой статье мы подробно рассмотрим различия между этими терминами. Он также будет содержать некоторые примеры для демистификации их приложений.
Давайте начнем с выделения концепции давления, прежде чем мы сможем углубиться в различие между паром и парциальным давлением. Давление научно определено как сила, приложенная к единице площади предмета или вещества. Его также можно определить как силу, приложенную сталкивающимися частицами друг к другу, и ее часто измеряют с помощью Pascal. В случае столкновения частиц для расчета давления используется уравнение газа и кинетическая теория газов.
Что такое давление пара?
Давление пара может применяться к жидкой или твердой фазе. Это давление, оказываемое паром в его термодинамическом равновесии на его жидком или твердом состоянии при данной температуре в замкнутой системе, когда и пар, и жидкость (твердое вещество) находятся в контакте. Это давление возникает в результате испарения, которое обеспечивается повышенным теплом на твердом или жидком. Таким образом, температура используется в качестве меры испарения и прямо пропорциональна давлению паров. Это означает, что чем выше температура, тем выше давление пара.
Во время испарения молекулы воздуха выходят из-за высокой кинетической энергии в воздух в замкнутой системе. Тогда, когда в равновесии, давление пара возникает между паром и его конденсированной формой жидкости (твердого тела). В растворах, где межмолекулярные силы слабее, давление пара, как правило, больше и, наоборот, в растворах, где межмолекулярные силы сильнее, давление паров меньше.
Давление пара может также возникать в идеальных смесях, как это объясняется Законом Раульта. В нем указано, что парциальное давление пара конкретного компонента в жидкой или твердой смеси равно давлению паров этого компонента, умноженному на его мольную долю в этой смеси при данной температуре. Пример, приведенный ниже, иллюстрирует это.
Пример 1.
Для идеальной смеси 0,5 моль. этанола и 1,5 моль. метанол с давлением пара 30 кПа и 52 кПа, соответственно, определяют парциальное давление пара каждого компонента.
Решение:
Общее количество молей составляет 1,5 моль + 0,5 моль = 2,0 моль. Согласно Закону Рауля парциальное давление паров равно давлению пара, умноженному на мольную долю этого конкретного компонента. В этом случае Pметанол = 1,5 / 2 * 52 = 39 кПа и Pэтиловый спирт = 0,5 / 2 * 30 = 7,5 кПа.
Когда у вас есть частичные давления пара компонентов в смеси, вы можете получить общее давление пара, добавляя их вместе. В этом отношении 7,5 + 39 дает общее давление паров в метаноле этанола и метанола 46,5 кПа.
Факторы, влияющие на давление пара
Идентификация молекул
Как уже упоминалось выше, типы молекулярных сил определяют величину давления паров. Если силы сильнее, то возникает меньшее давление пара, и если оно слабее, возникает большее давление паров. Поэтому состав жидкости или твердого вещества будет влиять на давление пара.
температура
Более высокая температура приводит к повышенному давлению паров, потому что она активирует больше кинетической энергии, чтобы разрушить молекулярные силы, чтобы молекулы могли быстро ускользнуть от поверхности жидкости. Когда давление пара (давление насыщенного пара) равно внешнему давлению (атмосферное давление), жидкость начнет кипеть. Более низкая температура приведет к низкому давлению паров, и для того, чтобы жидкость кипела, потребуется время.
Закон о неполном давлении Далтона
Что такое парциальное давление?
Идея парциального давления была впервые предложена известным ученым Джоном Далтоном. Он дал свой Закон о частичных давлениях, в котором говорится, что общее давление, создаваемое идеальной смесью газов, равно сумме парциальных давлений отдельных газов. Скажем, что конкретный контейнер заполнен газообразными водородом, азотом и кислородом, общее давление, PВСЕГО, будет равна сумме кислорода, азота и водорода. Парциальное давление любого газа в этой смеси рассчитывается путем умножения общего давления на молярную долю отдельного газа.
В двух словах парциальное давление представляет собой давление, оказываемое конкретным газом в смеси, как если бы оно действовало самостоятельно в системе. Таким образом, вы игнорируете другие газы при определении парциального давления отдельного газа. Эту теорию можно проверить, введя, скажем, 0.6atm of O2 в контейнере объемом 10,0 л при 230 К, а затем впрыскивают 0,4 атм N2 в идентичном контейнере того же размера при той же температуре, а затем в конечном итоге объединяют газы для измерения общего давления; это будет сумма двух газов. Это ясно объясняет парциальное давление отдельного газа в смеси нереакционноспособных газов.
Расчет парциального давления
Для расчета парциального давления абсолютный ветерок, поскольку закон Далтона [1] предусматривает положения для этого. Это будет зависеть от типичной информации.Если, например, дано полное давление для смеси газов A и B, а также давления газа A, парциальное давление B можно рассчитать, используя PВСЕГО = P + PВ, Остальное - алгебраические манипуляции. Но в случае, когда дано только общее давление смеси, вы можете использовать молярную долю газа В для определения парциального давления. Молярную долю, обозначенную X, можно найти, разделив моль газа B на общие молы газовой смеси. Затем, чтобы найти парциальное давление, вы умножаете молярную долю Х на общее давление. Ниже приведен пример этого.
Пример 2.
Смесь азота и кислорода с 2,5 молями и 1,85 молями, соответственно, инъецируют в контейнер 20,0 л с общим давлением 4 атм; рассчитать парциальное давление, оказываемое кислородным газом.
Решение:
Общее количество молей в смеси составляет 2,5 + 1,85 = 4,35 моль. Таким образом, молярная доля кислорода, Xо, составит 1,85 моль / 4,35 моль = 0,425 моль. Парциальное давление кислорода будет составлять 0,425 * 4 атм = 1,7 атм. Парциальное давление оставшегося газа может быть рассчитано по тому же подходу или может быть рассчитано с использованием газа кислорода и полного давления, как это было разработано законом Далтона о частичных давлениях, что полное давление нереакционноспособных газов равно сумме парциальное давление.
Разница между паром и парциальным давлением
Из приведенных выше объяснений видно, что давление пара и парциальное давление представляют собой два различных давления. Давление пара действует на жидкую и твердую фазы, а парциальное давление - на газовую фазу. Давление паров оказывает фазовый переход после того, как в раствор добавлено достаточное количество тепла, что приводит к тому, что его молекулы выходят в замкнутую систему.
Основное различие между давлением парциального давления и паром заключается в том, что парциальное давление представляет собой давление, оказываемое отдельным газом в смеси, как если бы оно было единственным в этой системе, тогда как давление пара относится к давлению, оказываемому паром в его термодинамическом равновесии с его конденсированное состояние жидкости или твердого вещества. В приведенной ниже таблице дается краткое сравнение этих давлений.
| Давление газа | Частичное давление |
| Он воздействует жидким или твердым паром на его конденсированную фазу в равновесии | Он используется отдельными газами в нереакционноспособной газовой смеси |
| Хорошо объяснено законом Рауля | Хорошо объяснено Законом Далтона |
| Применимо в твердой и жидкой фазах | Применяется только в газообразных фазах |
| Независимо от площади поверхности или объема системы | Рассчитано с использованием газов в том же объеме |
| Рассчитано с использованием мольной доли растворенного вещества | Рассчитано с использованием мольной доли газа |
Заворачивать!
Давление пара и парциальное давление являются двумя важными научными терминами, используемыми для определения влияния сил, приложенных парами и газами, соответственно, в данной замкнутой системе при определенных температурах. Основное их различие заключается в области применения с давлением пара, наносимым на жидкую или твердую фазу, тогда как парциальное давление применяется на отдельном газе в смеси идеальных газов в данном объеме.
Парциальное давление легко вычисляется, следуя Закону о неполном давлении Далтона, тогда как давление пара рассчитывается путем применения закона Рауля. В любой данной смеси каждая газовая составляющая оказывает собственное давление, которое называется парциальным давлением, не зависящим от других газов. И когда вы удваиваете моль любого компонента с постоянной температурой, вы будете увеличивать его парциальное давление. Согласно соотношению Клаузиуса-Клапейрона [2], давление пара увеличивается с ростом температуры.
С вышеупомянутой информацией вы должны иметь возможность различать давление пара и парциальное давление. Вы также должны иметь возможность рассчитать их с использованием молярных фракций и умножить на общее давление. Мы дали вам типичные примеры, чтобы подробно остановиться на применении этих давлений.
