Ви коли-небудь залишали пляшку води на кілька годин під палючим сонцем і чули "шиплячий" звук, відкриваючи її? Цей звук викликаний тиском пара. У хімії тиск пара - це тиск, який чиниться парами рідини, яка випаровується в герметично закритій посудині. Щоб знайти тиск пари при даній температурі, скористайтеся рівнянням Клапейрона-Клаузіуса: ln (P1 / P2) = (Hvap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).
Відео: Завдання на тиск пара
кроки
Метод 1 з 3: Використовуючи рівняння Клапейрона-Клаузіуса
1
Запишіть рівняння Клапейрона-Клаузіуса, яке використовується для розрахунку тиску пара при його зміні з плином часу. Цю формулу можна використовувати в більшості фізичних і хімічних задач. Рівняння виглядає наступним чином: ln (P1 / P2) = (Hvap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), де:
Hvap - ентальпія випаровування рідини. Її, як правило, можна знайти в таблиці в підручниках з хімії.
R - газова постійна, рівна 8,314 Дж / (K моль)
T1 - початкова температура (при якій тиск пари відомо).
T2 - кінцева температура (при якій тиск пари невідомо).
P1 і P2 - тиск пари при температурі T1 і T2, відповідно.
2
Підставте в рівняння Клапейрона-Клаузіуса дані вам значення величин. У більшості завдань даються два значення температури і значення тиску або два значення тиску і значення температури.
Наприклад, в посудині знаходиться рідина при температурі 295 К, а тиск її парів дорівнює 1 атмосфері (1 атм). Знайдіть тиск парів при температурі 393 K. Тут вам дано два значення температури і значення тиску, тому ви можете знайти інше значення тиску за допомогою рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Підставивши дані вам значення в формулу, ви отримаєте: ln (1 / P2) = (Hvap/ R) ((1/393) - (1/295)).
Зверніть увагу, що в рівнянні Клапейрона-Клаузіуса температура завжди вимірюється в кельвінах, а тиск в будь-яких одиницях вимірювання (але вони повинні бути однаковими для Р1 і Р2).
3
Підставте константи. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса містить дві константи: R і Hvap. R завжди дорівнює 8,314 Дж / (К моль). значення Hvap (Ентальпія випаровування) залежить від речовини, тиск парів якого ви намагаєтеся найті- цю константу, як правило, можна знайти в таблиці в підручниках з хімії або на сайтах (наприклад, тут).
У нашому прикладі припустимо, що в посудині знаходиться вода. Hvap води дорівнює 40,65 кДж / моль або дорівнює 40650 Дж / моль.
Підставте константи в формулу і отримаєте: ln (1 / P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4
Розв`яжіть рівняння за допомогою алгебраїчних операцій.
У нашому прикладі невідома змінна знаходиться під знаком натурального логарифма (ln). Для позбавлення від натурального логарифма перетворите обидві сторони рівняння в ступінь математичної константи "е". Іншими словами, ln (x) = 2 e = e x = e.
Тепер вирішите рівняння:
ln (1 / P2) = (40650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
ln (1 / P2) = (4889,34) (- 0,00084)
(1 / P2) = e
1 / P2 = 0,0165
P2 = 0.0165 = 60,76 атм. Це має сенс, тому що підвищення температури в герметично закритій посудині на 100 градусів призведе до збільшення пароутворення, що значно збільшить тиск пара.
Метод 2 з 3: Обчислення тиску пара в розчинах
1
Запишіть закон Рауля. У реальному житті чисті рідини зустрічаються рідко-найчастіше ми маємо справу з розчинами. Розчин виходить при додаванні невеликої кількості певного хімічної речовини, званого "розчинена речовина", В більшу кількість іншої хімічної речовини, званого "розчинник". У випадках розчинів користуйтеся законом Рауля:Pрозчин = PрозчинникXрозчинник, де:
Pрозчин - тиск парів розчину.
Pрозчинник - тиск парів розчинника.
Xрозчинник - молярна частка розчинника.
Якщо ви не знаєте, що таке "молярна частка", Читайте далі.
2
Визначте, яка речовина буде розчинником, а яке - розчиненим речовиною. Нагадаємо, що розчинена речовина - це речовина, розчиняється в розчиннику, а розчинник - це речовина, що розчиняє розчинена речовина.
Відео: Насичений пар
Розглянемо приклад сиропу. Для отримання сиропу одну частину цукру розчиняють в одній частині води, тому цукор - це розчинена речовина, а вода - це розчинник.
Зверніть увагу, що хімічна формула сахарози (звичайного цукру): C12H22O11. Вона знадобиться нам надалі.
3
Знайдіть температуру розчину, так як вона буде впливати на тиск його пари. Чим вище температура, тим вище тиск парів, так як з ростом температури зростає пароутворення.
У нашому прикладі припустимо, що температура сиропу дорівнює 298 K (близько 25 С).
4
Знайдіть тиск парів розчинника. У довідниках з хімії наводяться значення тиску парів багатьох поширених хімічних речовин, але, як правило, такі значення дані при температурі речовин в 25 ° С / 298 К або при їх температурах кипіння. Якщо в задачі вам дано такі температури, використовуйте значення з справочніков- в іншому випадку вам необхідно обчислити тиск парів при даній температурі речовини.
Для цього скористайтеся рівнянням Клапейрона-Клаузіуса, підставивши в нього тиск парів і температуру 298 К (25 ° С) замість P1 і T1, відповідно.
У нашому прикладі температура розчину дорівнює 25 ° С, тому користуйтеся значенням з довідкових таблиць - тиск парів води при 25 ° С дорівнює 23,8 мм ртутного стовпа.
5
Знайдіть мольну частку розчинника. Для цього знайдіть відношення числа молей речовини до загальної кількості молей всіх речовин, наявних в розчині. Іншими словами, молярна частка кожного речовини дорівнює (число молей речовини) / (загальне число молей всіх речовин).
Припустимо, що для приготування сиропу ви використовували 1 л води і 1 л сахарози (цукру). В цьому випадку необхідно знайти число молей кожного речовини. Для цього потрібно знайти масу кожної речовини, а потім використовувати молярні маси цих речовин, щоб отримати молі.
Маса 1 л води = 1000 г
Маса 1 л цукру = 1056,7г
Моль (вода): 1000 г 1 моль / 18,015 г = 55,51 моль
Моль (сахароза): 1056,7 г 1 моль / 342,2965 г = 3,08 моль (зверніть увагу, що ви можете знайти молярну масу сахарози з її хімічної формули C12H22O11).
Загальна кількість молей: 55,51 + 3,08 = 58,59 моль
Молярна частка води: 55,51 / 58,59 = 0,947.
6
Тепер підставте дані і знайдені значення величин в рівняння Рауля, наведене на початку цього розділу (Pрозчин = PрозчинникXрозчинник).
У нашому прикладі:
Pрозчин = (23,8 мм рт. Ст.) (0,947)
Pрозчин = 22,54 мм рт. ст. Це має сенс, тому що у великій кількості води розчинено невелика кількість цукру (якщо вимірювати в молях- в літрах їх кількість однаково), тому тиск парів незначно зменшиться.
Метод 3 з 3: Обчислення тиску пара в особливих випадках
1
Визначення стандартних умов. Найчастіше в хімії використовуються значення температури і тиску як свого роду значення "за замовчуванням". Такі значення називаються стандартними температурою і тиском (або стандартними умовами). У завданнях на тиск пара часто згадуються стандартні умови, тому краще запам`ятати стандартні значення:
Температура: 273,15 K / 0 C / 32 F
Тиск: 760 мм рт.ст. / 1 атм. / 101,325 кПа
2
Перепишіть рівняння Клапейрона-Клаузіуса так, щоб знайти інші змінні. У першому розділі цієї статті було показано, як обчислювати тиску парів чистих речовин. Однак не у всіх завданнях потрібно знайти тиск P1 або P2- в багатьох задачах потрібно обчислити температуру або значення Hvap. У таких випадках перепишіть рівняння Клапейрона-Клаузіуса, відокремити невідому величину на одній стороні рівняння.
Наприклад, дана невідома рідина, тиск пара якої дорівнює 25 торр при 273 К і 150 Торр при 325 К. Потрібно знайти ентальпію випаровування цієї рідини (тобто Hvap). Вирішення цього завдання:
Врахуйте тиску пара розчиненої речовини. У нашому прикладі з другого розділу цієї статті розчинена речовина - цукор - не випаровується, але якщо розчинена речовина виробляє пар (випаровується), тиск такого пара слід врахувати. Для цього скористайтеся модифікованим видом рівняння Рауля: Pрозчин = (PречовинаXречовина), Де символ (сигма) означає, що необхідно скласти значення тисків парів всіх речовин, з яких складається розчин.
Наприклад, розглянемо розчин, що складається з двох хімічних речовин: бензолу і толуолу. Загальний обсяг розчину 120 мілілітрів (мл) - 60 мл бензолу і 60 мл толуолу. Температура розчину дорівнює 25 ° С, а тиск парів при 25 ° С дорівнює 95,1 мм рт.ст. для бензолу і 28,4 мм рт.ст. для толуолу. Необхідно обчислити тиск парів розчину. Ми можемо зробити це за допомогою щільності речовин, їх молекулярних мас і значень тиску парів:
Маса (бензол): 60 мл = 0,06 л 876,50 кг / 1000 л = 0,053 кг = 53 г
Маса (толуол): 0,06 л 866,90 кг / 1000 л = 0,052 кг = 52 г
Pрозчин = (95,1 мм рт. Ст.) (0,546) + (28,4 мм рт. Ст.) (0,454)
Pрозчин = 51,92 мм рт. ст. + 12,89 мм рт. ст. = 64,81 мм рт. ст.
Поради
Для використання рівняння Клапейрона Клаузиуса температура повинна бути вказана в градусах Кельвіна (позначається К). Якщо у вас дана температура за Цельсієм, необхідно конвертувати її за допомогою такої формули: Tk = 273 + Tc
Описаний вище метод працює, тому що енергія прямо пропорційна кількості тепла. Температура рідини є єдиним фактором навколишнього середовища, від якої залежить тиск парів.
Відео: ЯК БУДУВАТИ ГРАФІК квадратичної функції (ПАРАБОЛА). Артур ШаріфовФункція - математичне вираз, в якому визначається залежність однієї змінної від іншої або відбивається зв`язок між елементами різних множин. В цьому випадку одному значенню…
Відео: Що таке еквівалент?Практично кожен в шкільні чи студентські роки стикався з вирішенням завдань з хімії, а деякі продовжують займатися ними і по сей день, працюючи в даній області або просто допомагаючи дитині по навчанню. Різновидами хімічних…
Відео: Ступінь окислювання в органічних сполуках.ступінь окислення умовний заряд атома в з`єднанні, обчислений виходячи з припущення, що воно складається лише з іонів. Одні елементи мають постійну ступінь окислення, інші ж здатні її змінювати. Щоб…
Відео: Метод Крамера за 3 хвилини. Рішення системи лінійних рівнянь - bezbotvyВсі системи з трьох рівнянь з трьома невідомими вирішуються одним способом - шляхом послідовної заміни невідомого виразом, що містить в собі інші два невідомих, скорочуючи…
Ви не знаєте, як побудувати графік лінійного рівняння без підстановок значень і відповідних обчислень? Це досить просто. У цій статті ми розповімо, як це зробити.Відео: Лінійні рівняння з двома змінними кроки 1Переконайтеся, що лінійне рівняння дано…
Існує безліч способів вирішувати рівняння з одним невідомим. Ці рівняння можуть включати ступеня і радикали, або ж прості операції ділення і множення. Не залежно від використовуваного вами способу розв`язання, вам потрібно буде знайти спосіб…
Відео: Обчислення відносної молекулярної масимолярна маса речовини - це маса одного моля, тобто такого його кількості, в якому знаходиться 6,022 * 10 ^ 23 елементарних частинок - атомів, іонів або молекул. Одиниця її виміру - грам / моль. …
Робота в галузі фізики включає вимір результату переходу енергії з однієї системи в іншу, провокуючи рух об`єкта. Роботу використовують для опису дії, що включає силу і переміщення. Наприклад, людина, що стоїть з портфелем насправді не виконує…
Рівняння з модулем - це будь-яке рівняння, яке містить вираз в модульних дужках. Модуль змінної х позначається як | х |, і значення модуля завжди позитивно (за винятком нуля, яка не є ні позитивним, ні негативним). Наприклад, рівняння з модулем може…
Артеріальний (кров`яний) тиск - це тиск, який чиниться кров`ю на судини, іншими словами, перевищення тиску в кровоносній системі над тиском атмосферним. Зазвичай вимірюють артеріальний тиск, але крім нього існує також венозний, капілярний і…
В алгебрі існує поняття двох видів рівності - тотожності і рівняння. Тотожності - це такі рівності, які можливо застосувати при будь-яких значеннях букв, в них входять. Рівняння - це теж рівності, але здійснимі вони лише при деяких значеннях вхідних…
Як побудувати функцію 
Як обчислити еквівалент 
Як визначити ступінь окислення речовини 
Як вирішити систему з трьох рівнянь 
Як побудувати графік лінійного рівняння 
Як вирішувати рівняння з одним невідомим 
Як обчислити молярну масу речовини 
Як вирішити робочу задачу 
Як вирішувати рівняння з модулем 
Артеріальний (кров`яний) тиск 
Корінь рівняння - ознайомча інформацію