Парциальное давление и объём — справочник студента

Задача 41. Смешивают 0,04м3 азота, находящегося под давлением 96кПа (720мм. рт. ст.), с 0,02м3 кислорода. Общий объем смеси 0,06м3, а общее давление 97,6кПа (732мм. рт. ст.).

Каким было давление взятого кислорода?Решение:По условию задачи объём азота увеличился в 1,5 раза (0,06/0,04 = 1,5), а объём кислорода – в 3 раза (0,06/0,02 = 3).

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов. 

Следовательно,

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих во взаимодействие друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих систему (смесь). Отсюда   Исходя из того, что объём кислорода до смешения был в три раза больше, чем после смешения, рассчитаем давление кислорода до смешения: 

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Ответ: Робщ.  = 100,8кПа.

Задача 42. Газовая смесь приготовлена из 2л Н2 (Р = 93,3 кПа) и 5л CH4 (Р = 112 кПа). Объем смеси равен 7л. Найти парциальные давления газов и общее давление смеси.Решение:По условию задачи объём водорода увеличился в 3,5 раза (7/2 = 3,5), а объём метана – в 1,4 раза (7/5 = 1,4). Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов. 

Читайте также:  Единство общего и профессионального образования - справочник студента

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих во взаимодействие друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих систему (смесь). 

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Отсюда:

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Ответ:Парциальное давление и объём - Справочник студента

Задача 43. Газовая смесь состоит из NO и СО2. Вычислить объемное содержание газов в смеси (в %), если их парциальные давления равны соответственно 36,3 и 70,4 кПа (272 и 528мм. рт. ст.).Решение:Согласно закону Дальтона парциальное давление данного газа прямо пропорционально его мольной доли на общее давление смеси газов:

  • Парциальное давление и объём - Справочник студентагде Р(смеси) – общее давление смеси; Р(А) – парциальное давление данного газа; (A) — мольная доля данного газа. 
  • Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих во взаимодействие друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих систему (смесь). 
  • Отсюда:                   

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Ответ: 34,02%NO; 65,98%CO.

Читайте также:  Развитие мышления - справочник студента

Задача 44. В закрытом сосуде вместимостью 0,6м3 находится при 00С смесь, состоящая из 0,2кг СО2, 0,4кг 02 и 0,15кг СН4. Вычислить: а) общее давление смеси; б) парциальное давление каждого из газов; в) процентный состав смеси по объему.Решение:Вычислим общее количество газов в смеси по уравнению: 

  1. а) Общее давление смеси газов определяем по уравнению:      Тогда:
  2. б) Парциальные давления газов рассчитываем по уравнению: 
  3. где Rk и k , соответственно, парциальное давление, и количество газа в смеси. 
  4. Тогда
  5.  в) Парциальные объёмы газов рассчитаем по уравнению:    Тогда 
  6. Отношение парциальных (приведённых) объёмов отдельных газов к общему объёму смеси называется объёмной долей и определяется по формуле:     Тогда
  7. Ответ:

Задача 45. Газовая смесь приготовлена из 0,03м3 СН4, 0,04м3 Н2 и 0,01м3 СО. Исходные давления СН4, Н2 и СО составляли ответственно 96, 84 и 108,8 кПа (720, 630 и 816мм рт. ст.). Объем смеси равен 0,08м3.

Определить парциальные давления газов и общее давление смеси.Решение:По условию задачи объём метана увеличился после смешения в 2,67 раза (0,08/0,03 = 2,67), объём водорода – в 2 раза (0,08/0,04 = 2), а объём угарного газа – в 8 раз (0,08/0,01 = 8).

Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов. Следовательно,

  • Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих во взаимодействие друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих систему (смесь). Отсюда:
  • Ответ: 

Задача 46. В газометре над водой находятся 7,4л кислорода при 23°С и давлении 104,1 кПа (781 мм. рт. ст.). Давление насыщенного водяного пара при 23°С равно 2,8 кПа (21мм. рт. ст.).

Какой объем займет находящийся в газометре кислород при нормальных условиях?Решение:Парциальное давление кислорода равно разности общего давления и парциального давления паров воды:

  1. Обозначив искомый объём через  и, используя объединённое уравнение закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, находим:

 где Р и V — давление и объём газа при температуре Т = 296К (273 +23 = 296); Р0 = 101,325кПа; Т0 = 273К; Р = 104,1кПа;  -объём газа при н.у.

Ответ: V0 =6,825л.

Источник: http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1079-partsialnoe-davlenie-gaza-zadachi-41-46

Парциальное давление — таблицы электронного справочника по химии, содержащие Парциальное давление — Химия

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Парциальное давление каждого газа, входящего в состав смеси, это давление, которое создавалось бы той же массой данного газа, если он будет занимать весь объем смеси при той же температуре.

В природе и в технике мы очень часто имеем дело не только с одним чистым газом, но со смесью нескольких газов. Например воздух, это смесь азота, кислорода, аргона, углекислого газа и других газов. От чего зависит давление смеси газов?

В 1801 г. Джон Дальтон установил, что давление смеси нескольких газов равно сумме парциальных давлений всех газов, составляющих смесь.

Этот закон получил название закона парциальных давлений газов

Закон ДальтонаПарциальное давление каждого газа, входящего в состав смеси, это давление, которое создавалось бы той же массой данного газа, если он будет занимать весь объем смеси при той же температуре.

Закон Дальтона устанавливает, что давление смеси (идеальных) газов составляет сумму парциальных давлений компонент смеси (парциальное давление компоненты – это давление, которое компонента оказала бы, если бы она одна занимала все пространство, занятое смесью). Этот закон указывает, что на каждую компоненту не воздействует присутствие других компонент и свойства компоненты в смеси не меняются.

Два закона Дальтона

Закон 1 Давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений. Из этого следует, что парциальное давление компонента газовой смеси равно произведению давления смеси на молярную долю этого компонента.

Закон 2 Растворимость компонента газовой смеси в данной жидкости при постоянной температуре пропорциональна парциальному давлению этого компонента и не зависит от давления смеси и природы других компонентов.

Законы сформулированы Дж. Дальтоном соотв. в 1801 и 1803.

Уравнение закона Дальтона

Как уже отмечалось, отдельные компоненты смеси газов считаются независимыми. Поэтому каждая компонента создает давление:

[ p = p_i k T quad left(1
ight), ]

а полное давление равно сумме давлений компонент:

[ p = p_{01} k T + p_{02} k T + cdots + p_{i} k T = p_{01} + p_{02} + cdots + p_{i} quad left(2
ight),]

где ( p_i )- парциальное давление i газовой компоненты. Это уравнение — закон Дальтона.

При больших концентрациях, больших давлениях закон Дальтона не выполняется в точности. Так как проявляется взаимодействие между компонентами смеси. Компоненты перестают быть независимыми. Дальтон объяснил свой закон с помощью атомистической гипотезы.

Пусть имеется i компонент в смеси газов, тогда уравнение Менделеева — Клайперона будет иметь вид:

[ {(p}_1+p_2+dots +p_i)V=(frac{m_1}{{mu }_1}+frac{m_2}{{mu }_2}+dots +frac{m_i}{{mu }_i})RT quad left(3
ight), ]

  • где ( m_i )- массы компонент смеси газа, ( {mu }_i )- молярные массы компонент смеси газа.
  • Если ввести ( leftlangle mu
    ight
  • angle ) такую, что:
  • ight), ]
  • то уравнение (3) запишем в виде:
  • ight). ]
  • Закон Дальтона можно записать в виде:
  • Следствием закона Дальтона можно считать следующее выражение:
  • где ( x_i-молярная концентрация i-го ) газа в смеси, при этом:
  • где ( {u }_i )- количество молей ( i-го ) газа в смеси.

[ frac{1}{leftlangle mu
ight
angle }=frac{1}{m}left[frac{m_1}{{mu }_1}+frac{m_2}{{mu }_2}+dots +frac{m_i}{{mu }_i}
ight] quad left(4
[ pV=frac{m}{leftlangle mu
ight
angle }RT quad left(5
[ p=sumlimitsN_{i=1}{p_i}=frac{RT}{V}sumlimitsN_{i=1}{{u }_i} quad left(6
ight). ]

[ p_i=x_ip quad left(7
ight), ]

[ x_i=frac{{u }_i}{sumlimitsN_{i=1}{н_i}} quad left(8
ight), ]

Контейнер объемом 10 литров содержит 1 моль азота и 3 моль водорода при температуре 298 K. Рассчитайте суммарное давление (в атм), если каждый компонент является идеальным газом.1 моль N2, 1 моль H2, V = 10 л, P = ?

( p = p_{A} + p_{B} = (n_A + n_B)frac{RT}{V} )

( p = (1 + 3)frac{8.2cdot 10{-2}cdot 298}{10} = 9.78 ext{атм} )

Определить плотность смеси идеальных газов, если один из компонентов смеси газ массой ( m_1 )и молярной массой ( {mu }_{1,} ) второй газ массой ( m_2 )и молярной массой ( {mu }_2 ). Температура смеси T, давление p.

За основу решения задачи примем закон Дальтона (Давление смеси газов есть сумма парциальных давлений компонент):

[ p=p_1+p_2left(2.1
ight). ]

парциальные давления компонент найдем из уравнения Менделеева-Клайперона:

[ p_1=frac{RT}{V}frac{m_1}{{mu }_1}, p_2=frac{RT}{V}frac{m_2}{{mu }_2} left(2.2
ight). ]

Подставим (2.2) в (2.1), получим:

[ p=frac{RT}{V}left(frac{m_1}{{mu }_1}+frac{m_2}{{mu }_2}
ight)left(2.3

  1. ight). ]
  2. Плотность по определению:
  3. ight)} ]
  4. Плотность смеси вычисляется по формуле: (
    ho =frac{{(m}_1+m_2)p}{RTleft(frac{m_1}{{mu }_1}+frac{m_2}{{mu }_2}
  5. ight)} ).

[
ho =frac{m}{V}=frac{m_1+m_2}{V}=frac{{(m}_1+m_2)p}{RTleft(frac{m_1}{{mu }_1}+frac{m_2}{{mu }_2}

3.2. Парциальные давления в газовой смеси. Закон Дальтона

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Газоваясмесь находится в состоянии равновесия,если концентрации компонентов и еёпараметры состояния во всём объёмеимеют одинаковые значения. При этомтемпература всех газов, входящих всмесь, одинакова и равна температуресмеси Тсм.

Вравновесном состоянии молекулы каждогогаза рассеяны равномерно по всему объёмусмеси, то есть имеют свою определённуюконцентрацию и, следовательно, своёдавление рi,Па, которое называется парциальным.Оно определяется следующим образом.

  • Парциальноедавление равно давлению данногокомпонента при условии, что он одинзанимает весь объём, предназначенныйдля смеси при температуре смеси Тсм.
  • Позакону английского химика и физикаДальтона, сформулированному в 1801 году,давление смеси идеальных газов рсмравно сумме парциальных давлений еёкомпонентов рi:
  • , (2)
  • гдеn– число компонентов.
  • Выражение(2) также называется закономпарциальных давлений.

3.3. Приведённый объём компонента газовой смеси. Закон Амага

  1. Поопределению приведённым объёмом i-гокомпонента газовой смеси Vi,м3,называется объём, который один этоткомпонент мог бы занимать при условии,что его давление и температура будутравны давлению и температуре всейгазовой смеси.
  2. Законфранцузского физика Амага, сформулированныйпримерно в 1870 году, гласит: суммаприведённых объёмов всех компонентовсмеси равна объёму смеси Vсм:
  3. ,м3. (3)

3.4. Химический состав газовой смеси

Химическийсостав газовой смеси может задаватьсятремяразличнымиспособами.

Рассмотримгазовую смесь, состоящую из nкомпонентов. Смесь занимает объём Vсм,м3,имеет массу Мсм,кг, давление рсм,Па и температуру Тсм,К. Также число молей смеси равно Nсм,моль. При этом масса одного i-гокомпонента mi,кг, а число молей этого компонента νi,моль.

  • Очевидно, что:
  • , (4)
  • . (5)
  • Используя длярассматриваемой смеси закон Дальтона(2) и Амага (3) можно записать:
  • , (6)
  • , (7)
  • гдерi– парциальное давление i-гокомпонента, Па; Vi– приведённый объём i-гокомпонента, м3.
  • Однозначнохимический состав газовой смеси можетбыть задан либо массовыми, либо мольными,либо объёмными долями её компонентов:
  • , (8)
  • , (9)
  • , (10)

гдеgi,kiи ri– массовая, мольная и объёмная долиi-гокомпонента смеси соответственно(безразмерные величины).

  1. Очевидно, что:
  2. ,,. (11)
  3. Частона практике химический состав смесизадаётся не долями i-гокомпонента, а его процентами.
  4. Например,в теплотехнике приближённо принимается,что сухой воздух состоит из 79 объёмныхпроцентов азота и 21 объёмного процентакислорода.
  5. Процентi-гокомпонента в смеси вычисляется путёмумножения его доли на 100.
  6. Для примера с сухимвоздухом будем иметь:
  7. , . (12)

где и –объёмные доли азота и кислорода в сухомвоздухе; N2и О2– обозначение объёмных процентов азотаи кислорода соответственно, % (об.).

Примечание:

1)Мольные доли идеальной смеси численноравны объёмным долям: ki= ri.Докажем это.

  • Пользуясьопределением объёмной доли (10)и законом Амага (3) можем записать:
  • , (13)
  • гдеVi– приведённый объём i-гокомпонента, м3;νi– число молей i-гокомпонента, моль; –объём одного моля i-гокомпонента при давлении смеси рсми температуресмеси Тсм3/моль.

Иззакона Авогадро (см. п. 2.3 данногоприложения) следует, что при одинаковыхтемпературе и давлении один моль любогогаза (компонента смеси) занимает одини тот же объём. В частности, при Тсми рсмэто будетнекоторый объём V13.

  1. Сказанноепозволяет записать равенство:
  2. . (14)
  3. Подставляя(14)в (13)получаем требуемое:
  4. . (15)

2)Объёмные доли компонентов газовой смесиможно рассчитать, зная их парциальныедавления. Покажем это.

  • Рассмотримi-ыйкомпонент идеальной газовой смеси вдвух различных состояниях: когда оннаходится при своём парциальном давлениирi;когда он занимает свой приведённыйобъём Vi.
  • Уравнениесостояния идеального газа справедливодля любых его состояний, в частности, идля двух, названных выше.
  • В соответствиис этим, и учитывая определение удельногообъёма, можем записать:
  • , (16)
  • и
  • ,(17)
  • гдеRi– газовая постоянная i-гокомпонента смеси, Дж/(кг·К).
  • Последеления обоих частей (16)и (17)друг на друга получаем требуемое:
  • . (18)
  • Из(18)видно, что парциальные давлениякомпонентов смеси можно рассчитать поеё химическому составу, при известномобщем давлении смеси рсм:

Парциальное давление и объём

Парциальное давление и объём - Справочник студента

Так как парциальное давление и парциальный объем — понятия, относящиеся к смесям газов, определим сначала, что такое смесь идеальных газов.

Итак, смесью газов, называется совокупность нескольких разных газов, невступающих в химическую реакцию при заданных условиях. При других условиях (например, повышении давления) те же газы могут химически реагировать.

  1. Смеси характеризуются такой физической величиной, как весовая концентрация $g_i$ i — го газа, являющегося компонентом смеси, при этом:
  2. где N — общее количество разных газов в смеси,
  3. и молярной концентрацией $x_i i-го$ газа в смеси, при этом:
  4. где ${u }_i$- количество молей $i-го$ газа в смеси.
Читайте также:  Невербальные проявления эмоций - справочник студента

Что такое парциальное давление

  • Характеристикой состояния компоненты смеси идеальных газов является парциальное давление.
  • Определение
  • Парциальное давление $(p_{i })$ $i-го$ газа в смеси называется давление, которое создавал бы этот газ, если кроме него все остальные газы отсутствовали, но объем и температура остались неизменными.
  • [p_{i }=frac{m_i}{{mu }_i}frac{RT}{V}=н_ifrac{RT}{V} left(3
    ight),]

где $V- $объем смеси, $T$- температура смеси.

Здесь необходимо отметить, что вследствие равенства средних кинетических энергий молекул смесей можно говорить о равенстве температур всех компонент смесей в состоянии термодинамического равновесия.

  1. Давление смеси идеальных газов p определяется по закону Дальтона:
  2. [p=sumlimitsN_{i=1}{p_i}=frac{RT}{V}sumlimitsN_{i=1}{{u }_i} left(4
    ight).]
  3. Следовательно, парциальное давление, можно выразить как:
  4. [p_i=x_ip left(5
    ight).]

Что такое парциальный объем

  • Другим важным параметром состояния смеси газов является парциальный объем.
  • Ничего непонятно?
  • Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
  • Определение
  • Парциальным объемом $V_i$ $i-го$ газа в смеси называют тот объем, который имел бы газ, если бы из смеси убрали все остальные газы, при неизменной температуре и объеме:
  • [V_i=н_ifrac{RT}{p}left(6
    ight).]
  • Для смеси идеальных газов выполняется закон Амага:
  • [V=sumlimitsN_{i=1}{V_i}left(7
    ight).]
  • Действительно, если из (6) выразить ${u }_i$ и подставить в (4), получим:
  • [{u }_i=frac{pV_i}{RT};; p=frac{RT}{V}frac{p}{RT}sumlimitsN_{i=1}{V_i} o V=sumlimitsN_{i=1}{V_i}]
  • Парциальный объем можно рассчитать по формуле:
  • [V_i=x_iV left(8
    ight).]
  • Параметры состояния смеси идеальных газов подчиняются уравнению Менделеева — Клайперона в следующем виде:
  • [pV=frac{m}{{mu }_{sm}}RT left(9
    ight),]
  • где все параметры в уравнении (9) относятся к смеси в целом.
  • Или уравнение (9) иногда удобнее записывать в таком виде:
  • [pV=mR_{sm}T left(10
    ight),]
  • где $R_{sm}=frac{R}{{mu }_{sm}}=RsumlimitsN_{i=1}{frac{g_i}{{mu }_i}}$ — удельная газовая постоянная смеси.
  • Пример 1

Задание: При 290 K в сосуде объемом 1$м3$ содержится 0,5${cdot 10}{-3}$ кг водорода и 0,10${cdot 10}{-3}$ кг гелия. Найдите парциальное давление гелия и давление смеси.

  1. Решение:
  2. Найдем количество молей для каждой компоненты смеси, используя формулу:
  3. [{u }_i=frac{m_i}{{mu }_i} left(1.1
    ight),]
  4. тогда количество молей водорода в смеси, если с помощью таблицы Менделеева находим, что молярная масс водорода ${mu }_{H_2}=2cdot {10}{-3}frac{кг}{моль}$:
  5. [{u }_{H_2}=frac{m_{H_2}}{{mu }_{H_2}}]
  6. Проведем расчет:
  7. [{u }_{H_2}=frac{0,5{cdot 10}{-3}}{2cdot {10}{-3}}=0,25 (моль)]
  8. Аналогично рассчитаем ${u }_{He} ({mu }_{He}=4cdot {10}{-3}frac{кг}{моль}):$
  9. [{u }_{He}=frac{0,10{cdot 10}{-3}}{4cdot {10}{-3}}=0,025 left(моль
    ight).]
  10. Используем уравнение Менделеева — Клайперона найдем парциальные давления каждой компоненты смеси:

[p_iV={u }_iRT left(1.2
ight).]

  • Тогда давление водорода:
  • [p_{H_2}V={u }_{H_2}RT o p_{H_2}=frac{{u }_{H_2}RT}{V}left(1.3
    ight)]
  • Рассчитаем парциальное давление водорода:
  • [p_{H_2}=frac{0,25cdot 8,31cdot 290}{1}=602,5 (Па)]
  • Аналогично найдем парциальное давление гелия:
  • [p_{He}=frac{0,025cdot 8,31cdot 290}{1}=60,25 (Па)]
  • Давление смеси найдем как сумму давлений составляющих ее компонент:

[p=p_{H_2}+p_{He} left(1.4
ight).]

  1. Следовательно, давление смеси равно:
  2. $p=602,5+60,25=662,75$ (Па)
  3. Ответ: Парциальное давление гелия равно $60,25$ Па, давление смеси $662,75$ Па.
  4. Пример 2

Задание: В состав смеси газов входят 0,5 кг $O_2$ и 1 кг $CO_2$. Определить объем, который займет смесь газов при давлении в одну атмосферу, если газы считать идеальными. Температуру смеси принять равной 300 К.

Решение:

Найдем массу смеси газов:

[m=m_{O_2}+m_{CO_2}left(2.1
ight).]

  • Следовательно,
  • [m=1+0,5=1,5 left(кг
    ight).]
  • Найдем массовые компоненты смеси $g_i$:
  • [g_{O_2}=frac{0,5}{1,5}=0,33] [g_{CO_2}=frac{1}{1,5}=0,67]
  • Рассчитаем газовую постоянную смеси:
  • [R_{sm}=RsumlimitsN_{i=1}{frac{g_i}{{mu }_i}} (2.2)] [R_{sm}=8,31left(frac{0,33}{32cdot {10}{-3}}+frac{0,67}{46cdot {10}{-3}}
    ight)=200 left(frac{Дж}{кгК}
  • ight)]
  • Выражение для объема смеси, полученное из уравнение Менделеева — Клайперона:
  • [V_{sm}=frac{m_{sm}R_{sm}T_{sm} }{p_{sm}}left(2.3
    ight)]
  • Проведем вычисления объема, учитывая, что p=1атм.=$ {10}5Па$:
  • [V_{sm}=frac{1,5cdot 200cdot 300}{{10}5}=0,9 м3]
  • Ответ: Смесь занимает объем 0,9 $м3.$

Источник: https://himya.ru/parcialnoe-davlenie-tablicy-elektronnogo-spravochnika-po-ximii-soderzhashhie-parcialnoe-davlenie.html

Калькулятор парциального давления Дальтона

Парциальное давление ­— это давление отдельно взятого компонента газовой смеси на стенку сосуда или границу атмосферы. Для расчета давления каждого компонента важно знать его количество вещества, а также объем и температуру газовой смеси.

Свойства идеального газа

При рассмотрении газовых смесей каждый ее компонент рассматривается как идеальный газ. Идеальный газ не существует в природе, так как представляет собой математическую модель с несколькими допущениями:

  • размер молекул пренебрежимо мал;
  • молекулярное взаимодействие отсутствует;
  • атомы соударяются абсолютно упруго (по типу бильярдных шаров);
  • газ находится в термодинамическом равновесии.

Идеальный газ обладает несколькими особыми свойствами, которые описываются газовыми законами. Так, при постоянном давлении отношение объема газа к его температуре остается статичным: при изменении одной величины, вторая также прямо пропорционально изменяется.

То же самое и с изохорными процессами, то есть протекающими при постоянном объеме: изменение давления газа вызывает прямо пропорциональное изменение температуры и наоборот.

При постоянной температуре или изотермическом процессе, давление и объем ведут себя иначе: при изменении одной величины, вторая изменяется обратно пропорционально.

  • В газовых законах давление может измеряться в паскалях или в атмосферах, объем — в литрах или кубометрах, а температура — исключительно в кельвинах. Именно поэтому при выполнении расчетов можно использовать разные формулы, но в любом случае требуется переводить градусы Цельсия в кельвины по простой формуле:
  • T = 273 + tc,
  • где tc — положительная или отрицательная температура, выраженная в градусах Цельсия.

Закон Дальтона

  1. Один из наиболее уважаемых и знаменитых естествоиспытателей, Джон Дальтон, первым предположил, что сумма давлений отдельных веществ в газовой смеси равна ее общему давлению. Закон Дальтона математически записывается как:
  2. Pc = P1 + P2 + … + Pn,
  3. где Pc — давление смеси.

  4. Закон Дальтона напрямую связан с уравнением идеального газа:
  5. PV = nRT,
  6. где n — количество вещества, а R — универсальная газовая постоянная.

  7. Из уравнения идеального газа мы можем выразить давление P = nRT / V и представить давление газовой смеси как сумму парциальных давлений:
  8. Pc = n1RT1 / V1 + n2RT1 / V1 + … + n3RT1 / V1

В этом выражении прежде всего требуется выяснить количество вещества определенного газа n.

Обычно оно выражается в молях, следовательно, его можно вычислить через массу газа или его объем. Например, у нас есть 10 литров кислорода. Через плотность мы можем выразить его массу по формуле:

  • m = pV
  • Плотность кислорода — справочная величина, которая равна 1,41 кг/м3. Переведем литры в кубические метры и подсчитаем массу:
  • m = 1,41 × 0,01 = 0,0141 кг = 14,1 г
  • Зная, что 1 моль кислорода имеет массу в 15,9 г, легко подсчитать, что количество вещества в 10 литрах газа составляет n = 0,88 моль.
  • Остальные величины обычно известны. Следует упомянуть, что значение универсальной газовой постоянной отличается:
  • если расчеты производятся в литрах и атмосферах, то R = 0,08206 л × атм / моль × К;
  • если расчеты производятся по системе СИ в кубических метрах и паскалях, то R = 8,3143 Дж / К × моль.

Закон о парциальном давлении газовой смеси строго соблюдается при крайне малых давлениях, когда среднее расстояние между структурными единицами веществ значительно больше их собственных размеров, а молекулярное взаимодействие почти не наблюдается. При средних давлениях закон соблюдается приблизительно, но при высоких давлениях наблюдается большое отклонение от парциального закона Дальтона.

Наша программа позволяет вычислить общее давление газовой смеси, если известно количества вещества ее компонентов. Для расчетов также требуется знать температуру смеси в кельвинах и ее объем в литрах. После заполнения всех ячеек калькулятор автоматически выдаст общее давление смеси.

Рассмотрим пример

Вычисление давления смеси

Пусть в газовой смеси присутствуют химические вещества:

  • азот — 14 моль;
  • кислород — 4 моль;
  • аргон — 2 моль.

Смесь имеет температуру 300 К и занимает объем 100 л. Вычислим общее давление газовой смеси на стенки сосуда. Для этого через запятую введем в ячейку «Значение n» количества вещества газов, а также заполним ячейки температуры и объема. В результате получим, что давление газовой смеси составляет 4 988,6759 кПа.

Заключение

Закон Дальтона непременно встретится в базовом курсе физике и химии, поэтому наш калькулятор пригодится школьникам и студентам начальных курсов.

Источник: https://BBF.ru/calculators/200/

Давление насыщенного водяного пара

Этот калькулятор рассчитывает давление насыщенного водяного пара в зависимости от температуры и атмосферного давления. Под калькулятором, как водится, небольшой ликбез с формулами.

Единицы измерения давлениямм рт.ст.
гектопаскаль
Точность вычисления

Знаков после запятой: 2

Давление насыщенного водяного пара, гектопаскаль

Для начала небольшое определение из Википедии:
Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества.

Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы называется испарением или парообразованием. Обратный процесс называется конденсация.

Насыщенный пар — пар, достигший термодинамического равновесия со своей жидкостью.

Представим себе закрытый сосуд, находящийся при постоянной температуре. В сосуде будет наблюдаться процесс испарения, обусловленного неравномерным распределением кинетической энергии молекул при тепловом движении.

Испарение приводит к постепенному увеличению числа молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии.

Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время.

Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Тот пар, что получился после установления динамического равновесия, и есть насыщенный пар. Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.

Для насыщенного водяного пара испарение может идти как над водой, так и надо льдом. Мы здесь ограничимся формулами только для воды.
Чтобы достичь состояния полного насыщения, воздух должен поглотить вполне определенное количество водяного пара, которое зависит от температуры и давления.

  • Важным показателем является парциальное давление водяного пара в воздухе, и его максимальная величина, называемая давлением насыщенного водяного пара.
  • Этот калькулятор использует формулы для вычисления давления насыщенного водяного пара взятые из Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation Всемирной метеорологической организации (World Meteorological Organization) за 2008 год.

где функция от давления равна

Температура задается в градусах Цельсия, давление — в гектопаскалях (1 гектопаскаль = 100 Паскаль).

Источник: https://planetcalc.ru/2161/

Ссылка на основную публикацию