Qisman bosimni qanday hisoblash mumkin: 14 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: Jason Gerald | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-19 22:14

Kimyoviy "qisman bosim" - bu gaz aralashmasidagi har bir gaz o'z atrofiga, masalan, volumetrik kolba, sho'ng'in havo baki yoki atmosfera chegarasi bosimi. Agar siz gaz miqdori, u egallagan hajm va haroratni bilsangiz, aralashmadagi har bir gazning bosimini hisoblashingiz mumkin. Qisman bosimlarni qo'shib, gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblash mumkin. Boshqa tomondan, qisman bosimni hisoblash uchun umumiy bosimni oldindan hisoblash mumkin.

Qadam

3 -qismning 1 -qismi: Gazlarning xususiyatlarini tushunish

Qadam 1. Har bir gazni "ideal" gaz sifatida ko'rib chiqing

Kimyoda ideal gaz - bu molekulalariga jalb qilinmasdan boshqa gazlar bilan ta'sir o'tkazadigan gaz. Yakkama -yakka bo'lgan molekulalar deformatsiyasiz billiard to'pi kabi urilib, sakrashi mumkin.

Ideal gazning bosimi kichikroq maydonda siqilganda ortadi va katta maydonda kengayganda kamayadi. Bu munosabatlar Robert Boyl tomonidan yaratilgan Boyl qonuni deb ataladi. Matematik jihatdan formula k = P x V yoki soddalashtirilgan k = PV, k - doimiy, P - bosim, V - hajm.
Bosim uchun bir nechta mumkin bo'lgan birliklar mavjud. Ulardan biri Paskal (Pa). Bu birlik bir kvadrat metr maydonga qo'llaniladigan bitta nyutonning kuchi sifatida tavsiflanadi. Boshqa birlik - atmosfera (atm). Atmosfera - bu Yer atmosferasining dengiz sathidagi bosimi. 1 atm bosim 101 325 Pa ga teng.
Ideal gazning harorati hajm oshishi bilan ko'tariladi va hajm kamayishi bilan kamayadi. Bu munosabatlar olim Jak Charlz tomonidan yaratilgan Charlz qonuni deb ataladi. Matematik formulalar k = V / T, bu erda k - hajm va harorat doimiysi, V - hajm, T - harorat.
Bu tenglamadagi gaz harorati Kelvin darajasida berilgan, u Selsiy bo'yicha daraja qiymatiga 273 raqamini qo'shish orqali olinadi.
Yuqoridagi ikkita formulani bitta tenglama bilan birlashtirish mumkin: k = PV / T, uni PV = kT deb ham yozish mumkin.

2 -qadam. O'lchanadigan gaz miqdorini aniqlang

Gazlar massa va hajmga ega. Hajmi odatda litr (l) bilan o'lchanadi, lekin massaning ikki turi mavjud.

An'anaviy massa gramm bilan o'lchanadi, lekin katta birlik kilogrammdir.
Gazlar juda yengil bo'lgani uchun ishlatiladigan birliklar molekulyar massa yoki molyar massadir. Molar massa - bu gazni tashkil etuvchi birikmadagi har bir atomning umumiy atom massalari yig'indisi, har bir atom uglerod uchun 12 raqami bilan solishtirganda.
Atomlar va molekulalar sanab bo'lmaydigan darajada kichik bo'lgani uchun, gaz miqdori mollarda belgilanadi. Berilgan gazda mavjud bo'lgan mollar sonini massani molyar massaga bo'lish va n harfi bilan belgilash yo'li bilan olish mumkin.
Gaz tenglamasidagi doimiy K ni n ning hosilasi, mol (mol) soni va yangi doimiy R ga almashtirish mumkin. Endi formulasi nR = PV/T yoki PV = nRT.
R qiymati gazning bosimi, hajmi va haroratini o'lchash uchun ishlatiladigan birliklarga bog'liq. Hajmi litr bilan, Kelvindagi harorat va atmosferadagi bosim uchun qiymati 0,0821 L atm/K mol. Bu qiymat 0,0821 L atm K sifatida yozilishi mumkin^-1 mol ^-1 bo'linmalarni o'lchov birliklarida ifodalash uchun chiziqlardan foydalanmaslik.

3 -qadam. Daltonning qisman bosim qonunini tushunish

Bu qonun kimyogar va fizik Jon Dalton tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u birinchi bo'lib kimyoviy elementlar atomlardan iborat degan kontseptsiyani ishlab chiqdi Dalton qonuniga ko'ra, gazlar aralashmasining umumiy bosimi aralashmadagi alohida gazlarning bosimlari yig'indisidir..

Dalton qonunini quyidagi P formulada yozish mumkin_jami = P.₁ + P.₂ + P.₃ … belgining o'ng tomonidagi P miqdori aralashmadagi gaz miqdoriga teng.
Dalton qonunining formulasi har bir gazning qisman bosimi noma'lum bo'lgan, lekin hajmi va harorati ma'lum bo'lgan har xil gazlar bilan ishlashda kengaytirilishi mumkin. Gazning qisman bosimi, bu hajmdagi gaz idishdagi yagona gaz ekanligini nazarda tutadigan bosimga teng.
Har bir qisman bosim uchun ideal gaz formulasidan foydalanish mumkin. PV = nRT -ni ishlatish o'rniga faqat chapda P ishlatilishi mumkin. Buning uchun ikkala tomon V ga bo'linadi: PV/V = nRT/V. O'ng tarafdagi ikkita V bir -birini bekor qilib, P = nRT/V qoldiradi.
Biz uni qisman bosim formulasida ma'lum bir gazni ifodalovchi o'ngdagi har bir P ni almashtirish uchun ishlatishimiz mumkin: P_jami = (nRT/V) ₁ + (nRT/V) ₂ + (nRT/V) ₃ …

3 -dan 2 -qism: Qisman bosimni, keyin umumiy bosimni hisoblash

Qadam 1. Siz hisoblayotgan har bir gaz uchun qisman bosim tenglamasini aniqlang

Hisoblash uchun 2 litrli kolbada 3 ta gaz bor: azot (N.₂), kislorod (O₂) va karbonat angidrid (CO₂). Har bir gazning massasi 10 g, harorati 37 daraja. Biz har bir gazning qisman bosimini va kimyoviy kolbadagi gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblaymiz.

Qisman bosim formulasi P_jami = P._azot + P._kislorod + P._{karbonat angidrid}.
Ma'lum hajm va haroratga ega bo'lgan har bir gaz uchun bosimni qidirayotganimiz uchun, har bir gazning mol sonini uning massasiga qarab hisoblash mumkin. Formulani quyidagicha o'zgartirish mumkin: P_jami = (nRT/V) _azot + (nRT/V) _kislorod + (nRT/V) _{karbonat angidrid}

Qadam 2. Haroratni Kelvin darajasiga aylantiring

Tselsiy bo'yicha harorat 37 daraja, shuning uchun 310 daraja K olish uchun 273 dan 37 gacha qo'shing.

3 -qadam. Namunada mavjud bo'lgan har bir gazning mol sonini toping

Gazning mol soni - bu gaz massasini uning molyar massasiga bo'linishi, bu aralashmadagi har bir atomning atom massalari yig'indisidir.

Azotli gaz uchun (N.₂), har bir atomning atom massasi 14 ga teng. Azot diatomik bo'lgani uchun (ikki atomli molekula), bu namunadagi azot uchun 28 molyar massani olish uchun 14 qiymatini 2 ga ko'paytirish kerak. Keyin grammdagi massa, 10 gramm, mol sonini olish uchun 28 ga bo'linadi, shuning uchun natija taxminan 0,4 mol azot bo'ladi.
Keyingi gaz uchun kislorod (O₂), har bir atomning atom massasi 16 ga teng. Kislorod ham diatomik, shuning uchun 16 marta 2 namunadagi kislorodning molyar massasini 32. 10 grammni 32 ga bo'lish taxminan 0,3 mol kislorod beradi.
Keyingi o'rinda karbonat angidrid (CO₂), u 3 ta atomga ega, ya'ni atom massasi 12 bo'lgan bitta uglerod atomi va atom massasi 16 bo'lgan ikkita kislorod atomi. Molar massani olish uchun bu uchta atom massasi qo'shiladi: 12 + 16 + 16 = 44. Keyingi 10 gramm 44 ga bo'linadi, natijada taxminan 0,2 mol karbonat angidrid bo'ladi.

Qadam 4. Mol qiymatlari, hajmi va haroratini kiriting

Raqamlar formulaga kiritildi: P_jami = (0, 4 * R * 310/2) _azot + (0, 3 * R * 310/2) _kislorod + (0, 2 * R * 310/2) _{karbonat angidrid}.

Oddiylik uchun birliklar yozilmagan. Bu birliklar matematik hisoblarda o'chiriladi, faqat bosim birliklari qoladi

Qadam 5. R doimiyining qiymatini kiriting

Umumiy va qisman bosim atmosfera birliklarida ifodalanadi, shuning uchun ishlatilgan R qiymati 0,0821 L atm/K mol. Keyin bu qiymat tenglamaga kiritiladi, shunda formula P bo'ladi_jami =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _azot + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _kislorod + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{karbonat angidrid}.

Qadam 6. Har bir gaz uchun qisman bosimlarni hisoblang

Endi barcha kerakli qiymatlar mavjud bo'lganda, matematikani bajarish vaqti keldi.

Azotning qisman bosimi uchun 0,4 mol 0,0821 doimiy va 310 daraja K haroratga ko'paytiriladi, so'ngra 2 litrga bo'linadi: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm, taxminan.
Kislorodning qisman bosimi uchun 0,3 mol 0,0821 doimiy va 310 daraja K haroratga ko'paytiriladi, so'ngra 2 litrga bo'linadi: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm, taxminan.
Karbonat angidridning qisman bosimi uchun 0,2 mol 0,0821 doimiy va 310 daraja K haroratga ko'paytiriladi, so'ngra 2 litrga bo'linadi: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 atm, taxminan.
Keyin uchta qisman bosim qo'shilib, umumiy bosim olinadi: P_jami = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54 yoki 11,45 atm, ko'p yoki kamroq.

3 -dan 3 -qism: Umumiy bosimni hisoblash, keyin qisman

Qadam 1. Qisman bosim formulasini avvalgidek aniqlang

Shunga qaramay, 2 litrli idishda 3 xil gaz borligini tasavvur qiling: azot (N.₂), kislorod (O₂) va karbonat angidrid (CO₂). Har bir gazning massasi 10 gramm, har birining harorati 37 daraja.

Kelvindagi harorat hali ham xuddi shunday 310 daraja va mol soni taxminan 0,4 mol azot, 0,3 mol kislorod va 0,2 mol karbonat angidriddir.
Amaldagi bosim birligi ham atmosferadir, shuning uchun R doimiyining qiymati 0,0821 L atm/K mol.
Shunday qilib, qisman bosim tenglamasi hozircha bir xil: P_jami =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _azot + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _kislorod + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{karbonat angidrid}.

2 -qadam. Gaz aralashmasining mol sonini olish uchun namunadagi har bir gazning mol sonini qo'shing

Har bir gaz namunasi uchun hajm va harorat bir xil bo'lgani uchun va har bir molyar qiymat bir xil doimiyga ko'paytirilgandan so'ng, biz matematikaning taqsimlovchi xususiyatidan foydalanib, tenglamani quyidagicha qayta yozishimiz mumkin:_jami = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.

Olingan summani bajaring: 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol gaz aralashmasi. Tenglama oddiyroq bo'ladi, ya'ni P_jami = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.

3 -qadam. Gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblang

Ko'paytirishni bajaring: 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol, ko'p yoki kamroq.

Qadam 4. Aralashmani tashkil etuvchi har bir gazning ulushini hisoblang

Aralashmadagi har bir gazning nisbatini hisoblash uchun har bir gazning mol sonini mollarning umumiy soniga bo'linadi.

0,4 mol azot bor, shuning uchun 0,4/0,9 = 0,44 (44 foiz) namuna ko'p yoki kamroq.
0,3 mol azot bor, shuning uchun namunaning 0,3/0,9 = 0,33 (33 foizi) ko'p yoki kamroq.
0,2 mol karbonat angidrid bor, shuning uchun namunaning 0,2/0,9 = 0,22 (22 foizi) ko'p yoki kamroq.
Yuqoridagi taxminiy foiz hisobi 0,99 ni qaytarsa ham, haqiqiy kasr qiymati o'zini takrorlaydi. Bu shuni anglatadiki, kasrdan keyin bu raqam 9 bo'lib, u o'zini takrorlaydi. Ta'rif bo'yicha bu qiymat 1 yoki 100 foizga teng.