Пример идеального газа: парциальное давление

В любой смеси газов каждый компонентный газ оказывает парциальное давление, которое способствует общему давлению. При обычных температурах и давлении вы можете применить закон идеального газа для расчета парциального давления каждого газа.

Что такое парциальное давление?

Начнем с обзора концепции парциального давления. В смеси газов парциальное давление каждого газа – это давление, которое оказывал бы газ, если бы он был единственным, занимающим этот объем пространства. Если сложить парциальное давление каждого газа в смеси, получится общее давление газа. Закон, используемый для определения парциального давления, предполагает, что температура системы постоянна и газ ведет себя как идеальный газ в соответствии с законом идеального газа:

PV = nRT

где P – давление, V – объем, n – количество молей, R – газовая постоянная, а T – температура.

Таким образом, полное давление является суммой всех парциальных давлений составляющих газов. Для n компонентов газа:

P total = P 1 + P 2 + P 3 + … P n

В таком виде этот вариант закона идеального газа называется законом парциальных давлений Дальтона. Перемещая термины, закон можно переписать, чтобы связать моли газа и полное давление с парциальным давлением:

P x = P всего (n/n total )

Вопрос о парциальном давлении

Баллон содержит 0,1 моля кислорода и 0,4 моля азота. Если баллон находится при стандартной температуре и давлении, каково парциальное давление азота?

Решение

Парциальное давление определяется по закону Дальтона:

P x = P Всего (n x /n Всего )

где
P x = парциальное давление газа x
P Общее = общее давление всех газов
n x = количество молей газа x
n Всего = количество молей всех газов

Шаг 1

Найти P Всего

Хотя в задаче явно не указывается давление, она сообщает вам, что воздушный шар находится при стандартной температуре и давлении. Стандартное давление составляет 1 атм.

Шаг 2

Сложите количество молей составляющих газов, чтобы найти n Total

n Всего = n кислород + n азот
n Всего = 0,1 моль + 0,4 моль
n Всего = 0. 5 моль

Шаг 3

Сейчас у вас есть вся информация, необходимая для включения значений в уравнение и решения для P азота

P азот = P Всего (n азот /n Всего )
P азот = 1 атм (0,4 моль/0,5 моль)
P азот = 0,8 атм

Ответ

Парциальное давление азота составляет 0,8 атм.

Полезный совет по выполнению расчета парциального давления

  • Обязательно сообщайте о своих единицах правильно! Как правило, при использовании любой формы закона идеального газа вы будете иметь дело с массой в молях, температурой в Кельвинах, объемом в литрах и давлением в атмосферах. Если у вас есть температура в градусах Цельсия или Фаренгейта, преобразуйте их в градусы Кельвина, прежде чем продолжить.
  • Помните, что настоящие газы не являются идеальными газами, поэтому, хотя расчет будет иметь очень небольшую погрешность в обычных условиях, он не будет быть в точности истинным значением. В большинстве случаев ошибка незначительна. Ошибка увеличивается по мере увеличения давления и температуры газа, поскольку частицы чаще взаимодействуют друг с другом.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий