Жартылай қысымды қалай есептеу керек: 14 қадам (суреттермен)

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-19 22:13

Химиядағы «ішінара қысым» - бұл газ қоспасындағы әрбір газдың көлемді колбаға, сүңгуірлік ауа цистернасына немесе атмосфералық шекараға әсер ететін қысымы. Егер сіз газдың мөлшерін, оның көлемін және температурасын білсеңіз, қоспадағы әр газдың қысымын есептей аласыз. Газ қоспасының жалпы қысымын есептеу үшін ішінара қысымды қосуға болады. Екінші жағынан, ішінара қысымды есептеу үшін жалпы қысымды алдын ала есептеуге болады.

Қадам

3 -тің 1 -бөлігі: Газдардың қасиеттерін түсіну

Қадам 1. Әр газды «идеалды» газ ретінде қарастырыңыз

Химияда идеал газ - бұл молекулаларына тартылмай басқа газдармен әрекеттесетін газ. Жалғыз тұрған молекулалар деформациясыз бильярд тәрізді соқтығысып, секіре алады.

Идеал газдың қысымы кіші кеңістікте сығылғанда артады, ал үлкен кеңістікте кеңейгенде төмендейді. Бұл қатынас Роберт Бойль жасаған Бойль заңы деп аталады. Математикалық түрде формула k = P x V, немесе k = PV дейін жеңілдетілген, k - тұрақты, P - қысым, ал V - көлем.
Қысымды өлшеуге болатын бірнеше қондырғы бар. Олардың бірі - Паскаль (Па). Бұл қондырғы бір шаршы метрдің бетіне қолданылатын бір Ньютон күші ретінде анықталады. Басқа бірлік - атмосфера (атм). Атмосфера - бұл Жер атмосферасының теңіз деңгейіндегі қысымы. 1 атм қысымы 101 325 Па -ға тең.
Идеал газдың температурасы көлемінің ұлғаюымен жоғарылайды, ал көлемінің төмендеуімен төмендейді. Бұл қатынас ғалым Жак Чарльз жасаған Чарльз заңы деп аталады. Математикалық формула k = V / T, мұндағы k - көлем мен температураның тұрақтысы, V - көлем, Т - температура.
Бұл теңдеудегі газдың температурасы Цельсий бойынша градус мәніне 273 санын қосу арқылы алынған Кельвин градусымен берілген.
Жоғарыдағы екі формуланы бір теңдеумен біріктіруге болады: k = PV / T, оны PV = kT түрінде де жазуға болады.

2 -қадам. Өлшенетін газ мөлшерін анықтаңыз

Газдардың массасы мен көлемі бар. Көлем әдетте литрмен өлшенеді, бірақ массаның екі түрі бар.

Кәдімгі масса грамммен өлшенеді, бірақ үлкен мөлшерде бірлік - килограмм.
Газдар өте жеңіл болғандықтан, пайдаланылатын бірліктер молекулалық немесе молярлық масса болып табылады. Молярлық масса - бұл газды құрайтын қосылыс құрамындағы әрбір атомның атомдық массаларының қосындысы, әр атом көміртегі үшін 12 санымен салыстырғанда.
Атомдар мен молекулалар санауға шамалы болғандықтан, газдың мөлшері мольде көрсетіледі. Берілген газда болатын моль санын массаны молярлық массаға бөлу арқылы алуға болады және n әрпімен белгілейді.
Газ теңдеуіндегі K тұрақтысын n көбейтіндісімен, моль (моль) санымен және жаңа R тұрақтысымен алмастыруға болады. Енді формула nR = PV/T немесе PV = nRT.
R мәні газдың қысымын, көлемін және температурасын өлшеуге қолданылатын қондырғыларға байланысты. Көлемі литрмен, Кельвиндегі температура мен атмосферадағы қысым үшін бұл мән 0,0821 л атм/К моль. Бұл мәнді 0,0821 L atm K түрінде жазуға болады^-1 мең ^-1 Бөлімдерді өлшем бірліктерінде көрсету үшін қиғаш сызықтарды пайдаланбау үшін.

Қадам 3. Далтонның ішінара қысым заңын түсіну

Бұл заңды химик және физик Джон Далтон жасады, ол алғаш рет химиялық элементтер атомдардан тұрады деген тұжырымдаманы жасады. Дальтон заңы бойынша қоспалардағы газдардың жалпы қысымы қоспадағы жекелеген газдардың қысымдарының қосындысын құрайды..

Далтон заңын келесі Р формуласы түрінде жазуға болады_жалпы = P₁ + P₂ + P₃ … Белгісінің оң жағындағы Р мөлшері қоспадағы газ мөлшеріне тең.
Далтон заңының формуласын әр газдың парциалды қысымы белгісіз, бірақ көлемі мен температурасы белгілі болатын әр түрлі газдармен жұмыс жасау кезінде кеңейтуге болады. Газдың парциалдық қысымы, бұл көлемдегі газ контейнердегі жалғыз газ екенін болжайтын қысымға тең.
Әрбір парциалды қысым үшін идеалды газ формуласын қолдануға болады. PV = nRT қолданудың орнына тек сол жақта P қолдануға болады. Ол үшін екі жақ V -ге бөлінеді: PV/V = nRT/V. Оң жақтағы екі V бір -бірінен бас тартып, P = nRT/V қалдырады.
Біз оны ішінара қысым формуласында белгілі бір газды білдіретін оң жақтағы әрбір Р ауыстыру үшін пайдалана аламыз: Р_жалпы = (nRT/V) ₁ + (nRT/V) ₂ + (nRT/V) ₃ …

3 -тің 2 -бөлігі: Парциалды қысымды, содан кейін жалпы қысымды есептеу

Қадам 1. Сіз есептеп отырған әрбір газ үшін парциалды қысым теңдеуін анықтаңыз

Бұл есептеулер үшін 2 литрлік колбада 3 газ бар деп есептеледі: азот (Н.₂), оттегі (О₂) және көмірқышқыл газы (CO₂). Әр газдың массасы 10 г, ал температурасы 37 градус Цельсий. Біз әр газдың парциалды қысымы мен химиялық колбадағы газ қоспасының жалпы қысымын есептейміз.

Парциалды қысым формуласы Р_жалпы = P_азот + P_оттегі + P_{Көмір қышқыл газы}.
Біз көлемі мен температурасы белгілі әрбір газдың қысымын іздейтіндіктен, әр газдың моль санын оның массасына қарай есептеуге болады. Формуланы келесіге өзгертуге болады: P_жалпы = (nRT/V) _азот + (nRT/V) _оттегі + (nRT/V) _{Көмір қышқыл газы}

Қадам 2. Температураны Кельвин градусына айналдырыңыз

Цельсий бойынша температура 37 градус, сондықтан 310 градусқа жету үшін 273 -тен 37 -ге дейін қосыңыз.

Қадам 3. Үлгіде кездесетін әрбір газдың моль санын табыңыз

Газ мольдерінің саны - бұл газдың массасын оның молярлық массасына бөлу, бұл қоспадағы әр атомның атомдық массаларының қосындысы.

Азот газы үшін (Н.₂), әрбір атомның 14 атомдық массасы бар. Азот екі атомды болғандықтан (екі атомды молекула), осы үлгідегі азот үшін 28 молярлық массаны алу үшін 14 мәнін 2-ге көбейту керек. Содан кейін граммдағы массасы 10г моль санын алу үшін 28 -ге бөлінеді, сондықтан нәтиже шамамен 0,4 моль азот болады.
Келесі газ үшін оттегі (O₂), әр атомның атомдық массасы 16. Оттегі де диатомды, сондықтан 16 рет 2 үлгідегі 32 оттегінің молярлық массасын береді. 32 граммға бөлінген 10 грамм шамамен 0,3 моль оттегін береді.
Келесі - көмірқышқыл газы (CO₂), оның құрамында 3 атомы бар, атап айтқанда, атомдық массасы 12 көміртек атомы және атомдық массасы 16 оттегінің екі атомы. Бұл үш атомдық массалар молярлық массаны алу үшін қосылады: 12 + 16 + 16 = 44. Келесі 10 грамм 44 -ке бөлінеді, сондықтан нәтиже шамамен 0,2 моль көмірқышқыл газы.

4 -қадам. Мольдік мәндерді, көлемді және температураны енгізіңіз

Сандар мына формулаға енгізілді: Р_жалпы = (0, 4 * R * 310/2) _азот + (0, 3 * R * 310/2) _оттегі + (0, 2 * R * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.

Қарапайымдылық үшін бірліктер жазылмайды. Бұл қондырғылар математикалық есептеулерде өшіріледі, тек қысым бірліктері қалады

Қадам 5. R тұрақтысының мәнін енгізіңіз

Толық және ішінара қысым атмосфералық бірліктермен көрсетіледі, сондықтан R мәні 0,0821 л атм/К моль. Содан кейін бұл мән формулаға Р болатындай етіп теңдеуге енгізіледі_жалпы =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _азот + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _оттегі + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.

Қадам 6. Әр газ үшін парциалды қысымды есептеңіз

Енді барлық қажетті мәндер қол жетімді болғандықтан, математиканы жасау уақыты келді.

Азоттың парциалды қысымы үшін 0,4 моль 0,0821 тұрақтыға және 310 градус температураға көбейтіледі, содан кейін 2 литрге бөлінеді: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 атм, шамамен.
Оттегінің парциалды қысымы үшін 0,3 моль 0,0821 тұрақтыға және 310 градус температураға көбейтіледі, содан кейін 2 литрге бөлінеді: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 атм, шамамен.
Көмірқышқыл газының парциалды қысымы үшін 0,2 моль 0,0821 тұрақтыға және 310 градус температураға көбейтіледі, содан кейін 2 литрге бөлінеді: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 атм, шамамен.
Содан кейін жалпы қысымды алу үшін үш ішінара қысым қосылады: Р_жалпы = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54 немесе 11,45 атм, көп немесе аз.

3 бөліктің 3 бөлігі: Жалпы қысымды есептеу, содан кейін ішінара

Қадам 1. Парциалды қысым формуласын бұрынғыдай анықтаңыз

Тағы да, 2 литрлік колбада 3 түрлі газ бар делік: азот (Н.₂), оттегі (О₂) және көмірқышқыл газы (СО)₂). Әр газдың массасы 10 грамм және әрқайсысының температурасы 37 градус.

Кельвиндегі температура бұрынғыдай 310 градус және моль саны шамамен 0,4 моль азот, 0,3 моль оттегі және 0,2 моль көмірқышқыл газы.
Қолданылатын қысым бірлігі - атмосфера да, сондықтан R тұрақтысының мәні 0,0821 л атм/К моль.
Сонымен, парциалды қысым теңдеуі әлі де сол күйінде қалады: Р_жалпы =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _азот + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _оттегі + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.

Қадам 2. Газ қоспасының мольдерінің жалпы санын алу үшін үлгідегі әрбір газдың моль санын қосыңыз

Әрбір газ үлгісі үшін көлем мен температура бірдей болғандықтан, және әрбір молярлық мән бірдей тұрақтыға көбейтілетіндіктен, теңдеуді келесі түрде қайта жазу үшін математиканың үлестіру қасиетін қолдана аламыз:_жалпы = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.

Қосындыларды орындаңыз: 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 моль газ қоспасы. Теңдеу қарапайым болады, атап айтқанда P_жалпы = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.

Қадам 3. Газ қоспасының жалпы қысымын есептеңіз

Көбейтуді орындаңыз: 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 моль, көп немесе аз.

Қадам 4. Қоспаны құрайтын әрбір газдың үлесін есептеңіз

Қоспадағы әр газдың үлесін есептеу үшін әрбір газдың моль санын мольдердің жалпы санына бөлу керек.

0,4 моль азот бар, сондықтан 0,4/0,9 = 0,44 (44 пайыз) үлгісі көп немесе аз.
0,3 моль азот бар, сондықтан 0,3/0,9 = 0,33 (33 пайыз), көп немесе аз.
0,2 моль көмірқышқыл газы бар, сондықтан үлгінің 0,2/0,9 = 0,22 (22 пайызы) көп немесе аз.
Жоғарыда есептелген пайыздық есеп 0,99 қайтарса да, ондық мән нақты қайталанады. Бұл ондық бөлшектен кейін 9 қайталанатын сан дегенді білдіреді. Анықтама бойынша бұл мән 1 -ге немесе 100 пайызға тең.