Forskel mellem delvist tryk og damptryk

Delvist tryk og damptryk er ofte anvendte videnskabelige termer, der vedrører mængden af ​​tryk, der udøves af systemkomponenter, men deres identitet kan være forvirrende for andre. Der er en klar sondring mellem disse udtryk, herunder deres virkning og identitet. Denne artikel vil uddybe mere om forskellene mellem disse udtryk. Det vil også indeholde nogle eksempler til at afmystificere applikationerne deraf.

Lad os starte med at fremhæve begrebet tryk, inden vi kan dykke ned i sondringen mellem damp og partielt tryk. Tryk er videnskabeligt defineret som den kraft, der påføres pr. Enhedsareal på et objekt eller et stof. Det kan også defineres som den kraft, der påføres af de kolliderende partikler på hinanden, og det måles ofte ved hjælp af Pascal. I tilfælde af kollision af partikler bruges gasligningen og kinetisk teori for gasser til beregning af trykket.

Hvad er damptryk?

Damptryk kan anvendes på flydende eller faste faser. Det er trykket, som dampen udøver i dens termodynamiske ligevægt på dets væske eller faste tilstand ved en given temperatur i et lukket system, når både dampen og væsken (faststof) er i kontakt. Dette tryk opstår som et resultat af fordampning, der aktiveres ved en forøget varme på det faste stof eller væsken. Således anvendes temperaturen som mål på fordampning, og den er direkte proportional med damptrykket. Dette betyder, jo højere temperaturen er, jo højere er damptrykket.

Under fordampning slipper luftmolekylerne som et resultat af den højere kinetiske energi til luften i et lukket system. Når der derefter er i ligevægt, opstår damptrykket mellem dampen og dens kondenserede form af væske (fast stof). I opløsninger, hvor de intermolekylære kræfter er svagere, har damptrykket en tendens til at være mere, og omvendt i opløsninger, hvor de intermolekylære kræfter er stærkere, er damptrykket mindre.

Damptrykket kan også forekomme i ideelle blandinger som forklaret af Raoult's Law. Den siger, at det partielle damptryk af en bestemt komponent i en flydende eller fast blanding er lig med damptrykket for denne komponent multipliceret med dets molfraktion i denne blanding ved en given temperatur. Eksemplet nedenfor illustrerer det.

Eksempel 1.

Givet en ideel blanding af 0,5 mol. ethanol og 1,5 mol. methanol med damptrykket på henholdsvis 30KPa og 52KPa, bestemmer det delvise damptryk for hver komponent.

Løsning:

Det samlede antal mol er 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. I henhold til Raoults lov er det partielle damptryk lig med damptrykket ganget med den molære fraktion af den bestemte komponent. I dette tilfælde har P_methanol = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa og P_ethanol = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.

Når du har delvis damptryk af komponenterne i blandingen, kan du få det totale damptryk ved at tilsætte dem sammen. I denne henseende giver 7,5 + 39 46,5 KPa totalt damptryk af blandingen af ​​ethanol- og methanolopløsninger.

Faktorer, der påvirker damptrykket

Molekylers identitet

Som allerede nævnt ovenfor bestemmer typerne af molekylære kræfter mængden af ​​damptryk, der skal udøves. Hvis kræfterne er stærkere, opstår der mindre damptryk, og hvis svagere, opstår der mere damptryk. Derfor vil sammensætningen af ​​væsken eller faststoffet påvirke damptrykket.

Temperatur

Højere temperatur fører til højere damptryk, fordi det aktiverer mere kinetisk energi til at bryde molekylkræfterne, så molekylerne hurtigt kan undslippe væskeoverfladen. Når damptrykket (mættet damptryk) er lig med det ydre tryk (atmosfærisk tryk), begynder væsken at koge. En lavere temperatur vil medføre lavt damptryk, og det vil tage tid, før væsken koger.

Daltons lov om delvis pres

Hvad er delvist pres?

Ideen om delvist pres blev først foreslået af den anerkendte videnskabsmand John Dalton. Det fødte hans lov om partielle tryk, som siger, at det samlede tryk, der udøves af en ideel blanding af gasser, er lig med summen af ​​det partielle tryk af individuelle gasser. Lad os sige, at en bestemt beholder er fyldt med brint, nitrogen og ilt, det samlede tryk, P_TOTAL, vil være lig med summen af ​​ilt, nitrogen og brint. Deltrykket af enhver gas i denne blanding beregnes ved at multiplicere det samlede tryk med den molære fraktion af den individuelle gas.

I et nøddeskal er deltrykket det tryk, der udøves af en bestemt gas i blandingen, som om den virker alene i systemet. Således ignorerer du andre gasser, når du bestemmer det partielle tryk for en individuel gas. Denne teori kan verificeres ved at injicere, for eksempel, 0,6 atm O₂ i en 10,0 l beholder ved en 230K og derefter injektion 0,4atm N₂ i en identisk beholder med samme størrelse ved den samme temperatur og derefter i sidste ende kombinere gasserne for at måle det samlede tryk; det vil være summen af ​​de to gasser. Dette forklarer klart deltrykket af en individuel gas i en blanding af ikke-reaktive gasser.

Beregning af deltrykket

At beregne deltrykket er en absolut brise, da Daltons lov [1] indeholder bestemmelser herom. Det afhænger af den typiske information, der leveres. Hvis for eksempel det totale tryk gives for en blanding af gas A og B såvel som trykket af gas A, kan deltrykket af B beregnes ved anvendelse af P_TOTAL = P_EN + P_B. Resten er algebraiske manipulationer. Men i et tilfælde, hvor kun det samlede tryk af blandingen er blevet givet, kan du bruge den molære fraktion af gas B til at bestemme, at det er delvist tryk. Den molære fraktion, der er betegnet med X, kan findes ved at dividere molen gas B med den samlede mol af gasblandingen. For at finde det partielle tryk multiplicerer du den molære fraktion, X, med det samlede tryk. Eksemplet nedenfor uddyber det.

Eksempel 2.

En blanding af henholdsvis nitrogen og ilt med henholdsvis 2,5 mol og 1,85 mol injiceres i en 20,0 l beholder med et totaltryk på 4 atm; beregne det delvist tryk, der udøves af iltgassen.

Løsning:

Det samlede antal mol i blandingen er 2,5 + 1,85 = 4,35 mol. Så den molære fraktion af ilt, X_o, vil være 1,85 mol / 4,35 mol = 0,425 mol. Partialtrykket af ilt er 0,425 * 4atm = 1,7 atm. Delvist tryk for den resterende gas kan beregnes ved den samme fremgangsmåde eller kan beregnes ved anvendelse af iltgas og det totale tryk, som udarbejdet af Daltons lov om partielle tryk, at det totale tryk for ikke-reaktive gasser er lig med summen af deltrykket.

Forskel mellem damp og delvist tryk

Fra forklaringerne ovenfor er det tydeligt, at damptryk og delvist tryk er to forskellige tryk. Damptryk gælder på flydende og faste faser, mens deltrykket gælder i gasfasen. Damptrykket udøves i faseovergang, efter at der er tilsat tilstrækkelig varme til opløsningen, hvilket fører til, at dens molekyler undslipper i et lukket system.

Den største forskel mellem delvist tryk og damptryk er, at delvist tryk er det tryk, der udøves af en individuel gas i en blanding, som om det var alene i dette system, mens damptrykket refererer til det tryk, der udøves af dampen i dens termodynamiske ligevægt med dens kondenserede tilstand af væske eller fast stof. Tabellen nedenfor giver en kort sammenligning af disse pres.

Damptryk	Delvist tryk
Det udøves med flydende eller fast damp på dens kondenserede fase i ligevægt	Det udøves af individuelle gasser i en ikke-reaktiv gasblanding
Godt forklaret af Raoults lov	Godt forklaret af Daltons lov
Kan anvendes i faste og flydende faser	Gælder kun i gasformige faser
Uafhængig af systemets overfladeareal eller lydstyrke	Beregnes ved hjælp af gasserne i samme volumen
Beregnet ved hjælp af molfraktionen af ​​opløsningen	Beregnet ved hjælp af molfraktionen af ​​gassen

Pak ind!

Damptryk og delvist tryk er to vigtige videnskabelige udtryk, der anvendes til bestemmelse af virkningen af ​​de kræfter, der påføres henholdsvis dampen og gasserne i et givet lukket system ved bestemte temperaturer. Deres største forskel er påføringsområdet med damptrykket påført i flydende eller faste faser, hvorimod deltrykket påføres på en individuel gas i en blanding af ideelle gasser i et givet volumen.

Deltrykket beregnes let ved at følge Daltons lov om partielt tryk, mens damptrykket beregnes ved anvendelse af Raoults lov. I en hvilken som helst given blanding udøver hver gaskomponent sit eget tryk, der kaldes deltrykket uafhængigt af andre gasser. Og når du fordobler molerne for en hvilken som helst komponent, hvor temperaturen forbliver konstant, vil du øge dets deltryk. Ifølge Clausius-Clapeyron-forholdet [2] stiger damptrykket, når temperaturen stiger.

Med ovennævnte information skal du være i stand til at skelne mellem damptryk og delvist tryk. Du skal også være i stand til at beregne dem ved hjælp af de molære fraktioner og multiplicere med det samlede tryk. Vi har givet dig typiske eksempler til at uddybe anvendelsen af ​​disse pres.