Dalinio ir garų slėgio skirtumas

Dalinis slėgis ir garų slėgis yra plačiai vartojami moksliniai terminai, susiję su sistemos komponentų daromu slėgiu, tačiau jų tapatumas gali būti klaidinantis kitiems. Yra aiškus skirtumas tarp šių terminų, įskaitant jų poveikį ir tapatumą. Šis straipsnis išsamiau paaiškins šių terminų skirtumus. Jame taip pat bus keletas pavyzdžių, kaip demistifikuoti jų pritaikymą.

Pradėkime išryškindami slėgio sąvoką, kad galėtume atskirti garų ir dalinio slėgio skirtumus. Slėgis moksliškai apibrėžiamas kaip jėga, kurią objektas ar medžiaga paveikia ploto vienetu. Tai taip pat galima apibrėžti kaip jėgą, kurią susiduria susiduriančios dalelės viena kitai, ir ji dažnai matuojama naudojant Pascal. Dalelių susidūrimo atveju slėgiui apskaičiuoti naudojama dujų lygtis ir dujų kinetinė teorija.

Kas yra garų slėgis?

Garų slėgis gali būti skystas arba kietas. Tai slėgis, kurį termodinaminėje pusiausvyroje daro skystas ar kietas būvis tam tikroje temperatūroje uždaroje sistemoje, kai kontaktuoja ir garai, ir skystis (kietas). Šis slėgis atsiranda dėl garinimo, kurį lemia padidėjęs kietos medžiagos ar skysčio karštis. Taigi temperatūra yra naudojama kaip garinimo matas ir yra tiesiogiai proporcinga garų slėgiui. Tai reiškia, kad kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis garų slėgis.

Garinimo metu oro molekulės pabėga dėl didesnės kinetinės energijos į orą uždaroje sistemoje. Tuomet, esant pusiausvyrai, garų slėgis atsiranda tarp garų ir jų kondensuotos skysčio (kietos) formos. Tirpaluose, kur tarpmolekulinės jėgos yra silpnesnės, garų slėgis paprastai būna didesnis, o tirpaluose, kur tarpmolekulinės jėgos yra stipresnės, garų slėgis yra mažesnis.

Garų slėgis taip pat gali atsirasti idealiuose mišiniuose, kaip paaiškinta Raoult'o įstatyme. Jame teigiama, kad tam tikro skysto ar kieto mišinio tam tikro komponento dalinis garų slėgis yra lygus to komponento garų slėgiui, padaugintam iš jo molinės frakcijos tame mišinyje tam tikroje temperatūroje. Žemiau pateiktas pavyzdys tai iliustruos.

1 pavyzdys.

Atsižvelgiant į idealų 0,5 mol mišinį. etanolio ir 1,5 mol. metanolis, kurio garų slėgis yra atitinkamai 30KPa ir 52KPa, nustato kiekvieno komponento dalinį garų slėgį.

Sprendimas:

Bendras apgamų skaičius yra 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. Pagal Raoult įstatymą, dalinis garų slėgis yra lygus garų slėgiui, padaugintam iš to konkretaus komponento molinės frakcijos. Šiuo atveju P_metanolio = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa ir P_etanolio = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.

Kai mišinyje yra dalinis komponentų garų slėgis, bendrą garų slėgį galite gauti sudėję juos. Šiuo atžvilgiu 7,5 + 39 suteikia 46,5 KPa etanolio ir metanolio tirpalų mišinio bendrą garų slėgį.

Veiksniai, turintys įtakos garų slėgiui

Molekulių tapatumas

Kaip jau minėta aukščiau, molekulinių jėgų tipai lemia garų slėgio dydį. Jei jėgos yra stipresnės, tada atsiranda mažesnis garų slėgis, o jei silpnesnis, tada kyla didesnis garų slėgis. Todėl skysčio ar kietosios medžiagos sudėtis turės įtakos garų slėgiui.

Temperatūra

Dėl aukštesnės temperatūros padidėja garų slėgis, nes ji suaktyvina daugiau kinetinės energijos, kad suardytų molekulines jėgas, kad molekulės greitai išeitų iš skysčio paviršiaus. Kai garų slėgis (sočiųjų garų slėgis) bus lygus išoriniam slėgiui (atmosferos slėgiui), skystis pradės virti. Esant žemam garų slėgiui, žemesnė temperatūra bus reikalinga, kol skystis užvirs.

Daltono dalinio slėgio dėsnis

Kas yra dalinis slėgis?

Dalinio slėgio idėją pirmiausia pasiūlė garsus mokslininkas Johnas Daltonas. Tai pagimdė jo dalinio slėgio dėsnį, kuris teigia, kad idealus dujų mišinio bendras slėgis yra lygus atskirų dujų dalinio slėgio sumai. Tarkime, kad tam tikras indas pripildytas vandenilio, azoto ir deguonies dujų, bendras slėgis, P_{IŠ VISO,} bus lygus deguonies, azoto ir vandenilio sumai. Bet kurio mišinio dujų dalinis slėgis apskaičiuojamas padauginant bendrą slėgį iš molinių atskirų dujų frakcijos.

Trumpai tariant, dalinis slėgis yra slėgis, kurį daro tam tikros mišinio dujos, tarsi jis veiktų vienas sistemoje. Taigi, nustatydami atskirų dujų dalinį slėgį, jūs nepaisote kitų dujų. Šią teoriją galima patikrinti įšvirkščiant, tarkime, 0,6atm O₂ 10,0 l talpoje esant 230 K, po to įpurškiama 0,4atm N₂ toje pačioje dydžio toje pačioje talpoje toje pačioje temperatūroje, tada galiausiai sumaišykite dujas, kad išmatuotumėte bendrą slėgį; tai bus dviejų dujų suma. Tai aiškiai paaiškina atskirų dujų dalinį slėgį nereaktyviųjų dujų mišinyje.

Dalinio slėgio apskaičiavimas

Dalinio slėgio apskaičiavimas yra absoliutus vėjas, nes Daltono įstatymas [1] tai numato. Tai priklausys nuo tipiškos pateiktos informacijos. Pavyzdžiui, jei bendras dujų slėgis yra duotas A ir B mišiniui, taip pat dujų A slėgis, dalinis B slėgis gali būti apskaičiuojamas naudojant P_{IŠ VISO} = P_A + P_B. Likusi dalis yra algebrinės manipuliacijos. Bet tuo atveju, kai buvo nurodytas tik bendras mišinio slėgis, galite naudoti molinę dujų frakciją B, kad nustatytumėte dalinį slėgį. Molinę frakciją, žymimą X, galima rasti padalijus dujų B molekules iš bendro dujų mišinio molių. Tada, norėdami rasti dalinį slėgį, molinę frakciją X padauginsite iš bendro slėgio. Žemiau pateiktame pavyzdyje tai paaiškinta.

2 pavyzdys.

Azoto ir deguonies mišinys, turintis atitinkamai 2,5 ir 1,85 molius, įpurškiamas į 20,0 litrų talpyklą, kurio bendras slėgis yra 4atm; apskaičiuokite dalinį deguonies deguonies slėgį.

Sprendimas:

Bendras molių skaičius mišinyje yra 2,5 + 1,85 = 4,35 molių. Taigi deguonies molinė frakcija, X_o, bus 1,85 mol / 4,35 mol = 0,425 mol. Dalinis deguonies slėgis bus 0,425 * 4atm = 1,7atm. Dalinis likusių dujų slėgis gali būti apskaičiuojamas pagal tą patį metodą arba gali būti apskaičiuojamas naudojant deguonies dujas ir bendrą slėgį, kaip nustatyta Daltono dalinio slėgio įstatyme, kad bendras nereaktyvių dujų slėgis yra lygus dalinis slėgis.

Garų ir dalinio slėgio skirtumas

Iš aukščiau pateiktų paaiškinimų matyti, kad garų slėgis ir dalinis slėgis yra du skirtingi slėgiai. Garų slėgis galioja skystoms ir kietoms fazėms, o dalinis slėgis - dujinėms fazėms. Garų slėgis daromas fazėse pereinant po to, kai į tirpalą įpilama pakankamai šilumos, todėl jo molekulės išeina iš uždaros sistemos..

Pagrindinis skirtumas tarp dalinio slėgio ir garų slėgio yra tas, kad dalinis slėgis yra slėgis, kurį atskiros dujos daro mišinyje, tarsi jos būtų vien toje sistemoje, o garų slėgis reiškia slėgį, kurį garai daro savo termodinaminėje pusiausvyroje su jo kondensuota skysta ar kieta būsena. Žemiau pateiktoje lentelėje pateiktas glaustas šių spaudimų palyginimas.

Garų slėgis	Dalinis slėgis
Jį kondensuotoje pusiausvyros fazėje veikia skystas arba kietas garas	Jį atskiros dujos veikia nereaguojančiame dujų mišinyje
Gerai paaiškinta Raoult'o įstatymu	Gerai paaiškinta Daltono įstatymu
Galima naudoti kietoje ir skystoje fazėse	Taikoma tik dujinėms fazėms
Nepriklausomai nuo paviršiaus ploto ar sistemos tūrio	Apskaičiuota naudojant to paties tūrio dujas
Apskaičiuota naudojant tirpios medžiagos molinę frakciją	Apskaičiuota naudojant dujų molinę frakciją

Apvyniokite!

Garų slėgis ir dalinis slėgis yra du svarbūs moksliniai terminai, naudojami nustatant garų ir dujų veikiamos jėgos poveikį tam tikroje uždaroje sistemoje tam tikrose temperatūrose. Pagrindinis jų skirtumas yra taikymo sritis, kai garų slėgis taikomas skystoms arba kietoms fazėms, tuo tarpu dalinis slėgis yra taikomas atskiroms dujoms idealių dujų mišinyje tam tikru tūriu..

Dalinis slėgis lengvai apskaičiuojamas pagal Daltono dalinio slėgio dėsnį, o garų slėgis apskaičiuojamas taikant Raoult dėsnį. Bet kuriame mišinyje kiekvienas dujų komponentas veikia savo slėgį, kuris vadinamas daliniu slėgiu, nepriklausančiu nuo kitų dujų. Dvigubai padidindami bet kurio komponento molius, kai temperatūra išlieka pastovi, padidinsite jo dalinį slėgį. Remiantis Clausius-Clapeyron santykiu [2], garų slėgis didėja, kylant temperatūrai.

Turėdami pirmiau minėtą informaciją, turėtumėte mokėti atskirti garų slėgį nuo dalinio slėgio. Jūs taip pat turėtumėte mokėti jas apskaičiuoti naudodami molines frakcijas ir padauginę iš bendro slėgio. Mes pateikėme jums tipiškų pavyzdžių, kaip paaiškinti, kaip taikyti šį spaudimą.