Primer idealnega plina: Parcialni tlak

Daltonov zakon lahko uporabimo za določitev parcialnega tlaka plina v balonu. Paul Taylor / Getty Images

V kateri koli mešanici plinov , izvaja vsaka komponenta plina delni tlak ki prispeva k vsoti pritisk . Pri navadnem temperature in tlak, lahko uporabite zakon idealnega plina za izračun delnega tlaka vsakega plina.

Kaj je parcialni tlak?

Začnimo s pregledom koncepta parcialnega tlaka. V mešanici plinov je parcialni tlak vsakega plina tlak, ki bi ga plin izvajal, če bi bil edini, ki zaseda to prostornino. Če seštejete parcialni tlak vsakega plina v mešanici, bo vrednost skupni tlak plina. Zakon, ki se uporablja za iskanje parcialnega tlaka, predpostavlja, da je temperatura sistema konstantna in da se plin obnaša kot idealen plin, zakon idealnega plina :

PV = nRT

kjer je P tlak, V prostornina, n število madežev , R je plinska konstanta in T je temperatura.

Skupni tlak je potem vsota vseh parcialnih tlakov sestavnih plinov. Za n sestavine plina:

p_skupaj= P₁+ P_dva+ P₃+... P_n

Če se tako zapiše, se ta različica zakona o idealnem plinu imenuje Daltonov zakon parcialnih tlakov . Če se gibljemo po izrazih, lahko zakon prepišemo tako, da poveže mole plina in skupni tlak z delnim tlakom:

p_x= P_skupaj(n/n_skupaj)

Vprašanje parcialnega tlaka

Balon vsebuje 0,1 mola kisika in 0,4 mola dušika. Če je balon pri standardni temperaturi in tlaku, kakšen je parcialni tlak dušika?

rešitev

Parcialni tlak se določi z Daltonov zakon :

p_x= P_Skupaj(n_x/ n_Skupaj)

kje
p_x= delni tlak plina x
p_Skupaj= skupni tlak vseh plinov
n_x= število molov plina x
n_Skupaj= število molov vseh plinov

Korak 1

Najdi P_Skupaj

Čeprav težava ne navaja eksplicitno tlaka, vam pove, da je balon pri standardna temperatura in tlak . Standardni tlak je 1 atm.

2. korak

Seštejte število molov sestavnih plinov, da najdete n_Skupaj

n_Skupaj= n_kisik+ n_dušik
n_Skupaj= 0,1 mol + 0,4 mol
n_Skupaj= 0,5 mol

3. korak

Zdaj imate vse informacije, potrebne za vključitev vrednosti v enačbo in rešitev za P_dušik

p_dušik= P_Skupaj(n_dušik/ n_Skupaj)
p_dušik= 1 atm (0,4 mol / 0,5 mol)
p_dušik= 0,8 atm

Odgovori

Parcialni tlak dušika je 0,8 atm.

Koristen nasvet za izračun parcialnega tlaka

• Bodite prepričani, da pravilno prijavite svoje enote! Običajno se boste pri uporabi katere koli oblike zakona o idealnem plinu ukvarjali z maso v molih, temperaturo v Kelvinih, prostornino v litrih in tlakom v atmosferah. Če imate temperature v Celziju ali Fahrenheitu, jih pretvorite v Kelvine, preden nadaljujete.
• Ne pozabite, da pravi plini niso idealni plini, tako da čeprav bo imel izračun zelo malo napake v običajnih pogojih, to ne bo natančna prava vrednost. V večini primerov je napaka zanemarljiva. Napaka se poveča, ko se tlak in temperatura plina povečata, ker delci pogosteje medsebojno delujejo.