Príklad problému s ideálnym plynom: Čiastočný tlak

V akejkoľvek zmesi plynov, každá zložka plynu pôsobí parciálny tlak čo prispieva k súčtu tlak. Zvyčajne teploty a tlak, môžete použiť zákon o ideálnom plyne na výpočet parciálneho tlaku každého plynu.

Začnime preskúmaním pojmu parciálny tlak. V zmesi plynov je parciálnym tlakom každého plynu tlak, ktorý by vyvíjal plyn, ak by tento priestor zaberal jediný plyn. Ak spočítate parciálny tlak každého plynu v zmesi, bude to hodnota celkového tlaku plynu. Zákon použitý na zistenie parciálneho tlaku predpokladá, že teplota systému je konštantná a plyn sa správa ako ideálny plyn ideálny zákon o plyne:

PV = nRT

kde P je tlak, V je objem, n je číslo mólov, R je plynová konštantaa T je teplota.

Celkový tlak je potom súčtom všetkých parciálnych tlakov zložiek plynov. pre n komponenty plynu:

P_Celkom = P₁ + P₂ + P₃ +... P_n

Keď sa takto napíšeme, nazýva sa táto variácia zákona o ideálnom plyne Daltonov zákon čiastkových tlakov. Pohybujú sa v termíne, zákon možno prepísať tak, aby sa vzťahoval na móly plynu a celkový tlak na parciálny tlak:

P_X = P_Celkom (n / n_Celkom)

Otázka čiastočného tlaku

Balón obsahuje 0,1 mol kyslíka a 0,4 mol dusíka. Ak je balón pri štandardnej teplote a tlaku, aký je parciálny tlak dusíka?

Riešenie

Čiastočný tlak sa zistí pomocou Daltonov zákon:

P_X = P_Celkom (n_X / n_Celkom )

kde
P_X = parciálny tlak plynu x
P_Celkom = celkový tlak všetkých plynov
n_X = počet mólov plynu x
n_Celkom = počet mólov všetkých plynov

Krok 1

Nájdite P_Celkom

Aj keď problém výslovne nestanovuje tlak, upozorňuje vás na to, že balón je na štandardná teplota a tlak. Štandardný tlak je 1 atm.

Krok 2

Sčítajte počet mólov plynných zložiek, aby ste našli n_Celkom

n_Celkom = n_kyslík + n_dusík
n_Celkom = 0,1 mol + 0,4 mol
n_Celkom = 0,5 mol

Krok 3

Teraz máte všetky informácie potrebné na zapojenie hodnôt do rovnice a riešenie pre P_dusík

P_dusík = P_Celkom (n_dusík / n_Celkom )
P_dusík = 1 atm (0,4 mol / 0,5 mol)
P_dusík = 0,8 atm

odpoveď

Parciálny tlak dusíka je 0,8 atm.

• Nezabudnite správne nahlásiť svoje jednotky! Zvyčajne sa pri použití akejkoľvek formy zákona o ideálnom plyne budete zaoberať hmotou v móloch, teplotou v kelvinoch, objemom v litroch a tlakom v atmosférach. Ak máte teploty v stupňoch Celzia alebo Fahrenheita, pred pokračovaním ich skonvertujte na Kelvin.
• Pamätajte, že skutočné plyny nie sú ideálne plyny, takže aj keď výpočet bude mať za normálnych podmienok len veľmi malú chybu, nebude to presne jeho skutočná hodnota. Vo väčšine prípadov je chyba zanedbateľná. Chyba sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom a teplotou plynu, pretože častice navzájom interagujú častejšie.