Բովանդակություն

• Քայլեր
• Խորհուրդներ

Երբևէ մի շիշ ջուր թողել եք արևի տակ մի քանի ժամ, այնուհետև բացել կափարիչը և լսել փոքրիկ «փոփ»: Այս ձայնը պայմանավորված է գոլորշու ճնշում գործի շշի մեջ: Քիմիայում գոլորշու ճնշումը փակ նավի պատի վրա գործող ճնշումն է, երբ անոթի հեղուկը գոլորշիանում է (վերածվում է գազի): Հայտնի ջերմաստիճանում գոլորշու ճնշումը գտնելու համար օգտագործեք Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը. ln (P1 / P2) = (ΔH_{գոլորշիանալ}/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Քայլեր

3-ի մեթոդը 1. Օգտագործեք Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը

1. 

   Գրիր Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը: Consideringամանակի ընթացքում գոլորշիների ճնշման փոփոխությունը դիտարկելիս գոլորշիների ճնշումը հաշվարկելու բանաձևը Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումն է (անվանում են ֆիզիկոսներ Ռուդոլֆ Կլաուսիուսի և Բենուա Պոլ Էմիլ Կլապեյրոնի անունով): Սա սովորաբար օգտագործվող բանաձև է ֆիզիկայի և քիմիայի գոլորշիների ճնշման ընդհանուր խնդիրները լուծելու համար: Բանաձևը գրված է հետևյալ կերպ. ln (P1 / P2) = (ΔH_{գոլորշիանալ}/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), Այս բանաձևում փոփոխականները ներկայացնում են.
   • ΔH_{գոլորշիանալ}: Հեղուկների գոլորշիացման էնթալպի: Այս արժեքը կարելի է գտնել քիմիայի դասագրքի վերջում գտնվող աղյուսակում:
   • R: Գազի իդեալական հաստատուն և հավասար է 8,314 J / (K × Mol):
   • T1: Theերմաստիճանը, որով հայտնի է գոլորշու ճնշումը (նախնական ջերմաստիճանը):
   • T2: Theերմաստիճանը, որով պահանջվում է գոլորշու ճնշում (վերջնական ջերմաստիճան):
   • P1 և P2: Համապատասխան գոլորշու ճնշումը T1 և T2 ջերմաստիճաններում:

2. 

   
   
   Փոփոխականների համար փոխարինեք հայտնի արժեքները: Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը բավականին բարդ է թվում, քանի որ կան շատ տարբեր փոփոխականներ, բայց դա այնքան էլ դժվար չէ, եթե խնդիրը բավարար տեղեկատվություն է տրամադրում: Գոլորշու ճնշման ամենահիմնական խնդիրները ձեզ կտան երկու ջերմաստիճանի և մեկ ճնշման արժեքի կամ ճնշման երկու արժեքի և ջերմաստիճանի մեկ արժեքի. Այս տվյալներն ունենալուն պես լուծելը հեշտ է:
   • Օրինակ ՝ ենթադրենք, որ խնդիրը հեղուկի տարայի համար է 295 Կ և 1 մթնոլորտի (մթնոլորտ) գոլորշու ճնշմամբ: Հարցն այն է. Ո՞րն է գոլորշու ճնշումը 393 Կ ջերմաստիճանում: Մենք ունենք երկու արժեք ջերմաստիճանի և մեկը ճնշման համար, այնպես որ հնարավոր է լուծել մնացած ճնշումը `օգտագործելով Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը: Արժեքները փոփոխականների մեջ դնելով ՝ մենք ունենք ln (1 / P2) = (ΔH_{գոլորշիանալ}/ Ռ) ((1/393) - (1/295)).
   • Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարման համար մենք միշտ պետք է օգտագործենք ջերմաստիճանի արժեք Կելվին, Կարող եք օգտագործել ցանկացած ճնշման արժեք, քանի դեռ այն նույն միավորներում է և՛ P1- ի, և՛ P2- ի համար:

3. 

   
   
   Փոխարինեք հաստատունները: Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը ունի երկու հաստատուն ՝ R և ΔH_{գոլորշիանալ}, R- ը միշտ հավասար է 8,314 J / (K × Mol): Այնուամենայնիվ, ΔH_{գոլորշիանալ} (ցնդող էնթալպիա) կախված է խնդրի կողմից տրված գոլորշիացնող հեղուկի տեսակից: Այս ասելով, դուք կարող եք փնտրել ΔH արժեքներ_{գոլորշիանալ} մի շարք նյութերի ՝ քիմիայի կամ ֆիզիկայի դասագրքի վերջում, կամ փնտրեք այն առցանց (օրինակ ՝ այստեղ):
   • Վերոնշյալ օրինակում ենթադրենք, որ հեղուկն է մաքուր ջուր, Եթե ​​աղյուսակի արժեքը նայեք H- ին_{գոլորշիանալ}, մենք ունենք ΔH_{գոլորշիանալ} մաքրված ջուրը մոտավորապես 40,65 կJ / մոլ է: Քանի որ H արժեքը օգտագործում է ջուլի միավորներ, մենք պետք է այն վերածենք այն 40,650 J / մոլ:
   • Մշտականները հավասարության մեջ դնելով ՝ մենք ունենք ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295)).

4. 

   
   
   Լուծիր հավասարումը: Հավասարության փոփոխականների մեջ բոլոր արժեքները ներդնելուց հետո, բացառությամբ մեր կողմից հաշվարկվող փոփոխականի, շարունակեք լուծել հավասարումը սովորական հանրահաշվական սկզբունքի համաձայն:
   • Հավասարությունը լուծելիս ամենադժվար կետը (ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))) բնական լոգարիթմական ֆունկցիայի մշակումն է (ln): Բնական գերանի ֆունկցիան վերացնելու համար օգտագործեք հավասարության երկու կողմերը ՝ որպես մաթեմատիկական հաստատունի արտահայտիչ ե, Այլ կերպ ասած, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Հիմա եկեք լուծենք օրինակի հավասարումը.
   • ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4,889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = ե
   • 1 / P2 = 0,0165
   • P2 = 0,0165 = 60,76 մթնոլորտ, Այս արժեքը ողջամիտ է. Փակ անոթում, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է գրեթե 100 աստիճանով (ջրի եռման կետից մոտ 20 աստիճան բարձր ջերմաստիճանի դեպքում) առաջանում է շատ գոլորշի, ուստի ճնշումը կաճի: շատ
   գովազդ

3-ի մեթոդ 2. Գտեք լուծված լուծույթի գոլորշու ճնշումը

1. 

   Գրեք Ռաուլի օրենքը: Իրականում, մենք հազվադեպ ենք աշխատում մաքուր հեղուկների հետ. Հաճախ ստիպված ենք աշխատել շատ տարբեր նյութերի խառնուրդների հետ: Որոշ սովորական խառնուրդներ ստեղծվում են փոքր քանակությամբ քիմիական նյութի լուծարման միջոցով լուծվող նյութ կոչվում է մեծ քանակությամբ այլ քիմիական նյութեր Լուծունակ ձեւավորելու համար լուծում, Այս պարագայում մենք պետք է իմանանք Ռաուլի օրենքի հավասարումը (որը կոչվում է ֆիզիկոս Ֆրանսուա-Մարի Ռաուլտի անունով), որն ունի հետևյալ տեսքը. Պ_{լուծում}= Պ_{Լուծունակ}X_{Լուծունակ}, Այս բանաձևում փոփոխականները ներկայացնում են.
   • Պ_{լուծում}: Բոլոր լուծույթի գոլորշու ճնշումը (լուծույթի բոլոր բաղադրիչները)
   • Պ_{Լուծունակ}: Լուծունակ գոլորշու ճնշում
   • X_{Լուծունակ}: Լուծիչի մոլային բաժին:
   • Մի անհանգստացեք, եթե դուք արդեն չգիտեք «մոլային մաս» տերմինը. Մենք դա կբացատրենք հաջորդ քայլերում:

2. 

   Տարբերակել լուծիչները և լուծիչները լուծույթի մեջ: Լուծույթի գոլորշու ճնշումը հաշվարկելուց առաջ անհրաժեշտ է բացահայտել այն նյութերը, որոնք տրված են խնդրով: Ուշադրություն դարձրեք, որ լուծույթը ձեւավորվում է այն ժամանակ, երբ լուծիչը լուծվում է լուծիչի մեջ. Լուծվող քիմիական նյութը միշտ լուծույթ է, և աշխատանքը կատարող քիմիական նյութը լուծիչն է:
   • Այս բաժնում մենք վերցնելու ենք մի պարզ օրինակ `վերը նշված հասկացությունները նկարագրելու համար: Ենթադրենք, որ մենք ուզում ենք գտնել օշարակի լուծույթի գոլորշու ճնշումը: Սովորաբար օշարակը պատրաստվում է մի մասի ջրի մեջ լուծված շաքարի մի մասից, ուստի մենք ասում ենք շաքարը լուծված է, իսկ ջուրը ՝ վճարունակ.
   • Նշում. Սախարոզի (հատիկավոր շաքար) քիմիական բանաձևը C է₁₂Հ₂₂Ո₁₁, Դուք կգտնեք, որ այս տեղեկատվությունը շատ կարևոր է:

3. 

   Գտեք լուծույթի ջերմաստիճանը: Ինչպես տեսնում ենք վերոհիշյալ Կլաուսիուս Կլապեյրոն հատվածում, հեղուկի ջերմաստիճանը կազդի գոլորշիների ճնշման վրա: Ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է գոլորշու ճնշումը. Ջերմաստիճանը բարձրանալուն պես հեղուկը գոլորշիանում է և մեծացնում ճնշումը նավի մեջ:
   • Այս օրինակում ենթադրենք, որ օշարակի ներկա ջերմաստիճանն է 298 Կ (մոտ 25 C):

4. 

   Գտեք լուծիչի գոլորշու ճնշումը: Քիմիական տեղեկանքները սովորաբար տալիս են գոլորշու ճնշման մեծություններ շատ տարածված նյութերի և խառնուրդների համար, բայց սովորաբար միայն ճնշման արժեքների համար 25 ° C / 298 K կամ եռման կետի ջերմաստիճանում: Եթե ​​ձեր լուծույթն ունի այս ջերմաստիճանը, ապա կարող եք օգտագործել հղումային արժեք, հակառակ դեպքում անհրաժեշտ է գտնել գոլորշու ճնշումը լուծույթի սկզբնական ջերմաստիճանում:
   • Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը կարող է այստեղ օգնել `օգտագործելով ճնշում և ջերմաստիճան 298 K (25 C) P1- ի և T1- ի համար:
   • Այս օրինակում խառնուրդը ունի 25 ° C ջերմաստիճան, այնպես որ կարող ենք օգտագործել որոնման աղյուսակ: Մենք տեսնում ենք ջուրը 25 ° C ջերմաստիճանում, գոլորշու ճնշմամբ 23,8 մմ Hg

5. 

   Գտեք վճարունակի մոլային կոտորակը: Վերջին բանը, որ դուք պետք է անեք արդյունքների լուծումից առաջ `լուծիչի մոլային մասն է գտնելն է: Սա բավականին հեշտ է. Պարզապես բաղադրիչները վերափոխեք խլուրդների, ապա գտեք խառնուրդի ընդհանուր մոլերից յուրաքանչյուրի տոկոսը: Այլ կերպ ասած, յուրաքանչյուր բաղադրիչի մոլային մասը հավասար է (խառնուրդի մոլերի քանակ) / (խառնուրդի ընդհանուր մոլեր).
   • Ենթադրենք, որ օշարակի բաղադրատոմսը սա է 1 լիտր (լ) ջուր և 1 լիտր սախարոզա (շաքար), Դրանից հետո մենք պետք է գտնենք յուրաքանչյուր բաղադրիչի մոլերի քանակը: Դա անելու համար մենք կգտնենք յուրաքանչյուր բաղադրիչի զանգվածներ, այնուհետև այդ բաղադրիչների մոլային զանգվածը կօգտագործենք մոլեր մշակելու համար:
   • Քաշ (1 լ ջուր) ՝ 1000 գրամ (գ)
   • Քաշ (1 լ հում շաքար) ՝ մոտ 1056,7 գ
   • Խլուրդների քանակը (ջուր) ՝ 1000 գրամ × 1 մոլ / 18,015 գ = 55,51 մոլ
   • Խլուրդներ (շաքար) ՝ 1,056,7 գրամ m 1 մոլ / 342,2965 գ = 3,08 մոլ (Նշենք, որ շաքարի մոլային զանգվածը կարող եք գտնել նրա քիմիական բանաձևից ՝ C<sub>12</sub>Հ<sub>22</sub>Ո<sub>11</sub>.)
   • Ընդհանուր մոլեր ՝ 55,51 + 3,08 = 58,59 մոլ
   • Moրի մոլային մասն `55.51 / 58.59 = 0,947

6. 

   Լուծել արդյունքները: Վերջապես, մենք ունենք բավարար տվյալներ Ռաուլի հավասարումը լուծելու համար: Դա շատ հեշտ է. Միացրեք արժեքները սույն բաժնի սկզբում նշված Ռաուլի Թորեմի հավասարության փոփոխականների մեջ (Պ_{լուծում} = Պ_{Լուծունակ}X_{Լուծունակ}).
   • Փոխարինելով արժեքները ՝ մենք ունենք.
   • Պ_{լուծում} = (23,8 մմ Hg) (0,947)
   • Պ_{լուծում} = 22,54 մմ ս.ս. Այս արդյունքը ողջամիտ է. Մոլային առումով միայն մի փոքր շաքար է լուծվում շատ ջրի մեջ (չնայած այս երկուսն իրականում նույն ծավալն են), ուստի գոլորշիների ճնշումը միայն մի փոքր կնվազի:
   գովազդ

3-ի մեթոդը 3. Գտեք գոլորշու ճնշումը հատուկ դեպքերում

1. 

   Որոշեք ճնշման և ջերմաստիճանի ստանդարտ պայմանները: Որպես «լռելյայն» պայման գիտնականները հաճախ օգտագործում են ճնշման և ջերմաստիճանի զույգ արժեքներ: Այս արժեքները նշվում են որպես Ստանդարտ ճնշում և ջերմաստիճան (հավաքականորեն նշվում է որպես Ստանդարտ վիճակ կամ DKTC): Գոլորշու ճնշման խնդիրները հաճախ վերաբերում են DKTC- ին, ուստի հարմարության համար պետք է անգիր սովորել այդ արժեքները: DKTC- ն սահմանվում է որպես.
   • Երմաստիճանը 273.15 Կ / 0 Գ / 32 զ
   • Pressնշում 760 մմ ս.ս. / 1 մթնոլորտ / 101,325 կիլոպասկալ

2. 

   Անցեք Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարմանը `այլ փոփոխականներ գտնելու համար: 1-ին մասի օրինակում մենք տեսնում ենք, որ Կլաուսիուս-Կլապեյրոն հավասարումը շատ արդյունավետ է, երբ խոսքը վերաբերում է մաքուր նյութերի գոլորշու ճնշումը հաշվարկելուն: Այնուամենայնիվ, ոչ բոլոր խնդիրներն են պահանջում գտնել P1 կամ P2, բայց շատ անգամներ նրանք նույնիսկ խնդրում են գտնել ջերմաստիճանը կամ նույնիսկ ΔH արժեքը:<sub>գոլորշիանալ</sub>, Այս դեպքում պատասխանը գտնելու համար պարզապես անհրաժեշտ է փոխել հավասարումը այնպես, որ ցանկալի փոփոխականը լինի հավասարման մի կողմում, իսկ մյուս բոլոր փոփոխականները ՝ մյուս կողմում:
   • Օրինակ, ենթադրենք, որ կա անհայտ հեղուկ `25 torr- ի գոլորշու ճնշմամբ 273 K և 150 torr 325 K ջերմաստիճանում, և մենք ուզում ենք գտնել այս հեղուկի ցնդող էնթալպիիան (ΔH_{գոլորշիանալ}) Մենք կարող ենք լուծել հետևյալը.
   • ln (P1 / P2) = (ΔH_{գոլորշիանալ}/ R) ((1 / T2) - (1 / T1))
   • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1))) = (ΔH_{գոլորշիանալ}/ Ռ)
   • R × (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = ΔH_{գոլորշիանալ}, Այժմ եկեք փոխարինենք արժեքները.
   • 8,314 J / (K × Mol) × (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_{գոլորշիանալ}
   • 8,314 J / (K × Mol) × 3,033,90 = ΔH_{գոլորշիանալ} = 25,223,83 J / մոլ

3. 

   Հաշվի առեք լուծույթի գոլորշու ճնշումը գոլորշիանալուն պես: Ռաուլի օրենքի վերոնշյալ օրինակում մեր լուծված նյութը շաքարն է, ուստի այն ինքնուրույն չի ցնդում սենյակային ջերմաստիճանում (կարծում եք ՝ երբևէ տեսե՞լ եք, որ շաքարավազի ամանը գոլորշիանա): Այնուամենայնիվ, երբ նյութը լուծվում է իսկապես Եթե ​​այն գոլորշիանա, դա կանդրադառնա լուծույթի ընդհանուր գոլորշու ճնշման վրա: Մենք հաշվարկում ենք այս ճնշումը `օգտագործելով Ռաուլի օրենքի փոփոխական հավասարումը. Պ<sub>լուծում</sub> = Σ (P<sub>բաղադրիչ</sub>X<sub>բաղադրիչ</sub>), Նշանը (Σ) նշանակում է, որ մենք պետք է գումարենք տարբեր բաղադրիչների բոլոր գոլորշիների ճնշումները ՝ պատասխան գտնելու համար:
   • Օրինակ, ասենք, որ մենք ունենք մի լուծույթ, որը բաղկացած է երկու քիմիական նյութերից `բենզոլից և տոլուոլից: Լուծույթի ընդհանուր ծավալը 120 մլ է; 60 մլ բենզոլ և 60 մլ տոլուոլ: Լուծույթի ջերմաստիճանը 25 ° C է, և յուրաքանչյուր քիմիական բաղադրիչի 25 ° C ջերմաստիճանի գոլորշու ճնշումը 95,1 մմ Hg է բենզոլի համար, և 28,4 mmHg է տոլուոլի համար: Տրված արժեքների համար գտեք լուծույթի գոլորշու ճնշումը: Մենք կարող ենք խնդիրը լուծել ՝ օգտագործելով երկու քիմիական նյութերի խտությունը, մոլային զանգվածը և գոլորշու ճնշումը.
   • Umeավալ (բենզոլ) ՝ 60 մլ = 0,06 լ × 876,50 կգ / 1000 լ = 0,053 կգ = 53 գ
   • Քաշ (տոլուոլ) ՝ 0,06 լ × 866,90 կգ / 1000 լ = 0,052 կգ = 52 գ
   • Խլուրդների քանակը (բենզոլ) ՝ 53 գ × 1 մոլ / 78,11 գ = 0,679 մոլ
   • Մոլերի քանակը (տոլուոլ) ՝ 52 գ × 1 մոլ / 92,14 գ = 0,564 մոլ
   • Ընդհանուր մոլեր ՝ 0,679 + 0,564 = 1,243
   • Մոլային կոտորակ (բենզոլ) ՝ 0,679 / 1,243 = 0,546
   • Մոլային կոտորակ (տոլուոլ) ՝ 0,564 / 1,243 = 0,454
   • Լուծել արդյունքները. P_{լուծում} = Պ_բենզոլX_բենզոլ + Պ_{տոլուեն}X_{տոլուեն}
   • Պ_{լուծում} = (95.1 mmHg) (0.546) + (28.4 mmHg) (0.454)
   • Պ_{լուծում} = 51,92 մմ Hg + 12,89 mmHg = 64,81 մմ Hg
   գովազդ

Խորհուրդներ

• Վերևում Clausius Clapeyron հավասարումը օգտագործելու համար դուք պետք է ջերմաստիճանը վերածեք Kevin միավորների (նշվում է K- ով): Եթե ​​ունեք ջերմաստիճան iusելսիուսում, ապա փոխեք այն հետևյալ բանաձևով. Տ_կ = 273 + Տ_գ
• Կարող եք կիրառել վերը նշված մեթոդները, քանի որ էներգիան համամասնական է մատակարարվող ջերմության քանակին: Հեղուկի ջերմաստիճանը շրջակա միջավայրի միակ գործոնն է, որն ազդում է գոլորշիների ճնշման վրա: