Hoe stoomdruk te berekenen

Heb je ooit een paar uur een fles water achtergelaten onder de verschroeide zon en hoorde het "sissende" geluid, openen het? Dit geluid wordt veroorzaakt door stoomdruk. In de chemie is de druk van de stoom de druk die wordt weergegeven door een vloeibare damp, die verdampt in een hermetisch gesloten vaartuig. Gebruik de KLAPAIRON CLAUSES-vergelijking om de Pair Druk op een gegeven temperatuur te vinden: LN (P1 / P2) = (ΔhVAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)).

Stappen

Methode 1 van 3:
Gebruik van KLAPAIRON Clausius-vergelijking
  1. Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 1
een. Registreer de KLAPAIRON Clausius-vergelijking, die wordt gebruikt om de drukdruk te berekenen wanneer het in de loop van de tijd verandert. Deze formule kan worden gebruikt in de meeste fysische en chemische problemen. De vergelijking is als volgt: LN (P1 / P2) = (ΔhVAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)), waar:
  • ΔhVAP - Enthalpy-verdamping van vloeistof. Het is in de regel te vinden in de tabel in tekstboeken van chemie.
  • R - gasconstante, gelijk aan 8.314 j / (k × mol)
  • T1 - Begintemperatuur (waarbij stoomdruk bekend is).
  • T2 - de uiteindelijke temperatuur (waarop de drukdruk onbekend is).
  • P1 en P2 - respectievelijk de parendruk bij T1 en T2.
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 2
    2. SUNDIGHEID tot de waarden van de waarden waarden aan de waarden van KLAPAIRON-CLAUSIUS. De meeste taken krijgen twee temperatuurwaarden en drukwaarde of twee drukwaarden en temperatuurwaarde.
  • Het vat is bijvoorbeeld vloeistof bij een temperatuur van 295 K, en de dampdruk is 1 sfeer (1 ATM). Zoek de druk van dampen bij een temperatuur van 393 k. Hier krijgt u twee temperatuurwaarden en drukwaarde, zodat u een andere drukwaarde kunt vinden met de KLAPAIRON Clausius-vergelijking. Vervanging van deze waarden in de formule, ontvangt u: LN (1 / P2) = (ΔhVAP/ R) ((1/393) - (1/295)).
  • Merk op dat in de KLAPAIRON Clausius-vergelijking de temperatuur altijd wordt gemeten in Kelvin, en de druk in eenheden van meting (maar ze moeten hetzelfde zijn voor P1 en P2).
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 3
    3. Vervangende constanten. De KLAPAIRON Clausius-vergelijking bevat twee constanten: r en δhVAP. R is altijd gelijk aan 8.314 j / (k × mol). Waarde ΔhVAP (Verdamping Enthalpia) is afhankelijk van de substantie, de druk van de stoom waarvan u probeert te vinden - deze constante, in de regel, is te vinden in de tabel in tekstboeken in de chemie of op sites (bijvoorbeeld, hier).
  • In ons voorbeeld gaan we ervan uit dat water in het vaartuig zit. ΔhVAP Water is 40,65 KJ / mol of gelijk aan 40650 j / mol.
  • Vervang constanten in de formule en krijgen: LN (1 / P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 4
    4. Bepaal de vergelijking met algebraïsche bewerkingen.
  • In ons voorbeeld staat een onbekende variabele onder het teken van natuurlijke logaritme (LN). Om van de natuurlijke logaritme af te komen, draait u beide zijden van de vergelijking in op de mate van wiskundige constante "E". Met andere woorden, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
  • Bepaal nu de vergelijking:
  • 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 ATM. Het is logisch, aangezien de stijging van de temperatuur in een hermetisch gesloten vaartuig op 100 graden zal leiden tot een toename van de verdamping, die de druk van het paar aanzienlijk zal verhogen.
    • Methode 2 van 3:
    Berekening van de druk van stoom in oplossingen
    1. Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 5
    een. Noteer de wet Raul. In het echte leven worden schone vloeistoffen gevonden, vaak hebben we te maken met oplossingen. De oplossing wordt verkregen door een kleine hoeveelheid van een bepaalde chemische stof toe te voegen, genaamd "opgeloste stof", tot een groter aantal andere chemische stoffen die "oplosmiddel" worden genoemd. Gebruik in gevallen van oplossingen Raoul`s Law:Poplossing = PoplosmiddelXoplosmiddel, waar:
    • Poplossing - drukdamp.
    • Poplosmiddel - oplosmiddeldampdruk.
    • Xoplosmiddel - het molaire deel van het oplosmiddel.
    • Als u niet weet wat een "mol-aandeel" is, lees dan verder.
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 6
    2. Bepaal welke substantie oplosmiddel is en sommige - opgeloste stof. Herinner eraan dat de opgeloste stof een stof is die is opgelost in een oplosmiddel, en het oplosmiddel is een stof die opgelost is.
  • Overweeg het voorbeeld van siroop. Om een ​​siroop te verkrijgen, wordt een deel van de suiker opgelost in een deel van het water, dus suiker is een opgeloste stof en water is een oplosmiddel.
  • Houd er rekening mee dat de chemische formule van sucrose (gewone suiker): C12H22Oelf. Ze zal verder moeten zijn.
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 7
    3. Zoek de temperatuur van de oplossing, omdat het de druk van zijn paar beïnvloedt. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de druk van de damp, aangezien de stoomvorming toeneemt met toenemende temperatuur.
  • In ons voorbeeld wordt aangenomen dat de temperatuur van de siroop 298 k is (ongeveer 25 ° C).
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 8
    4. Vind de druk van de solventdamp. In de referentieboeken van chemie, wordt de druk van de dampen van vele gemeenschappelijke chemicaliën gegeven, maar in de regel worden dergelijke waarden gegeven bij temperaturen van stoffen bij 25 ° C / 298 tot of bij hun kokende temperaturen. Als dergelijke temperaturen in de taak worden gegeven, gebruikt u waarden van referentieboeken - anders moet u de druk van dampen berekenen bij deze temperatuur van de substantie.
  • Om dit te doen, gebruikt u de KLAPAIRON CLAUSIUS-vergelijking, waarbij de druk van dampen en de temperatuur 298 K (25˚С) respectievelijk P1 en T1 wordt vervangen.
  • In ons voorbeeld is de temperatuur van de oplossing 25 ° C, dus gebruik de waarde van referentietabellen - de waterdampdruk bij 25 ° C is 23,8 mm kwikpost.
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 9
    vijf. Zoek een molfractie van het oplosmiddel. Hiertoe vindt u de verhouding van het aantal molen van de stof naar het totale aantal mol alle stoffen in de oplossing. Met andere woorden, het molaire deel van elke stof is gelijk aan (het aantal molen van de stof) / (het totale aantal mol van alle stoffen).
  • Stel dat voor de bereiding van de siroop die u 1 l water en 1 l van sucrose (suiker) hebt gebruikt. In dit geval is het noodzakelijk om het aantal molen van elke substantie te vinden. Om dit te doen, moet u veel van elke substantie vinden en vervolgens de molaire massa`s van deze stoffen gebruiken om motten te krijgen.
  • Massa van 1 L water = 1000 g
  • Massa van 1 L Sahara = 1056.7
  • Mol (water): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol
  • Mol (sucrose): 1056,7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3.08 mol (merk op dat u kunt Zoek molairgewicht sucrose uit de chemische formule C12H22Oelf).
  • Totaal aantal mol: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol
  • Water Molar Delen: 55,51 / 58,59 = 0.947.
  • Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 10
    6. Vervang nu de gegevens en de gevonden waarden in de RAOUL-vergelijking, die in het begin van deze sectie is (Poplossing = PoplosmiddelXoplosmiddel).
  • In ons voorbeeld:
  • Poplossing = (23,8 mm RT. Kunst.) (0,947)
  • Poplossing = 22.54 mm HG. Kunst. Het is logisch, omdat een kleine hoeveelheid suiker in een grote hoeveelheid water werd opgelost (indien gemeten in melasse - in liter, zijn hun aantal hetzelfde), dus de druk van dampen zal licht afnemen.
    • Methode 3 van 3:
    Berekening van stoomdruk in speciale gevallen
    1. Titel afbeelding Bereken dampspanning Stap 11
    een. Definitie van standaardvoorwaarden. Vaak gebruikt bij chemie temperatuur en druk als een soort "standaard" -waarden. Dergelijke waarden worden standaardtemperaturen en druk (of standaardvoorwaarden) genoemd. In taken voor de druk van stoom worden standaardvoorwaarden vaak genoemd, dus het is beter om de standaardwaarden te onthouden:
    • Temperatuur: 273.15 K / 0 ° C / 32 F
    • Druk: 760 mm RT.Kunst./ 1 ATM./ 101.325 kPa
  • Titel afbeelding Bereken Dampspanning Stap 12
    2. Herschrijf de KLAPAIRONE-Clausius-vergelijking om andere variabelen te vinden. In het eerste deel van dit artikel werd getoond hoe u de druk van de damp van pure stoffen kunt berekenen. Niet in alle taken moet u echter de druk P1 of P2- in veel taken vinden die u nodig hebt om de temperatuur of de waarde van ΔH te berekenenVAP. Herschrijf in dergelijke gevallen de KLAPAIRON Clausius-vergelijking, de onbekende waarde aan de ene kant van de vergelijking.
  • Een onbekende vloeistof wordt bijvoorbeeld gegeven, waarvan de stoomdruk 25 torr op 273 K en 150 Torr op 325 K is. Het is noodzakelijk om de enthalpie van verdamping van deze vloeistof te vinden (dat wil zeggen, ΔhVAP). Het oplossen van dit probleem:
  • LN (P1 / P2) = (ΔhVAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1))
  • (LN (P1 / P2)) / ((1 / t2) - (1 / T1)) = (ΔHVAP/ R)
  • R × (LN (P1 / P2)) / ((1 / t2) - (1 / t1)) = δhVAP Nu onderdom u de waarden:
  • 8.314 j / (k × × × (-(-79) / (- 0,00059) = ΔHVAP
  • 8.314 j / (k × mol) × 3033,90 = ΔhVAP = 25223,83 j / mol
  • Titel afbeelding Bereken Dampspanning Stap 13
    3. Overweeg de druk van het paar opgeloste substantie. In ons voorbeeld, uit het tweede deel van dit artikel, verdampt een opgeloste stof - suiker - niet, maar als de opgeloste stof stoom (verdampt) produceert, moet de druk van een dergelijk paar worden overwogen. Gebruik hiervoor de gewijzigde weergave van de Raoul-vergelijking: Poplossing = Σ (psubstantieXsubstantie), waarbij het symbool σ (Sigma) betekent dat het noodzakelijk is om de waarden van de drukken van de damp van alle stoffen van waaruit de oplossing bestaat uit te voegen.
  • Overweeg bijvoorbeeld een oplossing die bestaat uit twee chemicaliën: benzeen en tolueen. Totale oplossing van 120 milliliter (ML) - 60 ml benzeen en 60 ml tolueen. De temperatuur van de oplossing is 25 ° C en de druk van de damp bij 25 ° C is 95,1 mm RT.Kunst. Voor benzeen en 28,4 mm RT.Kunst. Voor toloole. Het is noodzakelijk om de drukdampdruk te berekenen. We kunnen het doen met de hulp van densiteiten van stoffen, hun moleculaire massa`s en dampdrukwaarden:
  • Massa (benzeen): 60 ml = 0,06 l × 876,50 kg / 1000 L = 0,053 kg = 53 g
  • Massa (tolueen): 0,06 l × 866.90 kg / 1000 L = 0,052 kg = 52 g
  • Mol (benzeen): 53 g × 1 mol / 78.11 g = 0,679 mol
  • Mol (tolueen): 52 g × 1 mol / 92,14 g = 0,564 mol
  • Totaal aantal mol: 0,679 + 0.564 = 1.243
  • Moled Share (Benzeen): 0.679 / 1.243 = 0.546
  • Moled Share (Tolueen): 0.564 / 1.243 = 0,454
  • Oplossing: Poplossing = PbenzeenXbenzeen + PtolueenXtolueen
  • Poplossing = (95.1 mm RT. Kunst.) (0,546) + (28,4 mm RT. Kunst.) (0,454)
  • Poplossing = 51,92 mm RT. Kunst. + 12.89 mm RT. Kunst. = 64.81 mm RT. Kunst.

    • Tips

    • Om de ClausEeron-vergelijking Clausius te gebruiken, moet de temperatuur worden aangegeven in de graden van Kelvin (aangeduid aan). Als u een Celsius-temperatuur hebt, is het noodzakelijk om het te converteren met behulp van de volgende formule: TK = 273 + tC
    • De hierboven beschreven methode werkt, omdat de energie direct evenredig is met de hoeveelheid warmte. De vloeistoftemperatuur is de enige omgevingsfactor waarop de druk van dampen afhangt.
    Deel in het sociale netwerk:
    Vergelijkbaar