Příklad ideálního plynu Problém: Částečný tlak

V jakékoli směsi plynů, každá složka vyvíjí plyn parciální tlak což přispívá k celkovému počtu tlak. Za normálních okolností teploty a tlak, můžete použít zákon o ideálním plynu pro výpočet parciálního tlaku každého plynu.

Začněme přezkoumáním pojmu parciální tlak. Ve směsi plynů je parciálním tlakem každého plynu tlak, který by plyn vyvíjel, kdyby byl jediným, který zabírá tento objem prostoru. Pokud sečtete parciální tlak každého plynu ve směsi, bude to hodnota celkového tlaku plynu. Zákon použitý k nalezení parciálního tlaku předpokládá, že teplota systému je konstantní a plyn se chová jako ideální plyn zákon o ideálním plynu:

PV = nRT

kde P je tlak, V je objem, n je číslo molů, R je plynová konstantaa T je teplota.

Celkový tlak je pak součtem všech parciálních tlaků komponentních plynů. Pro n složky plynu:

P_celkový = P₁ + P₂ + P₃ +... P_n

Když je psáno tímto způsobem, nazývá se tato varianta zákona o ideálním plynu Daltonův zákon parciálních tlaků. Pohybující se kolem podmínek, zákon může být přepsán vztahovat krtky plynu a celkový tlak k parciálnímu tlaku:

P_X = P_celkový (n / n_celkový)

Otázka částečného tlaku

Balón obsahuje 0,1 mol kyslíku a 0,4 mol dusíku. Pokud je balón při standardní teplotě a tlaku, jaký je parciální tlak dusíku?

Řešení

Částečný tlak je nalezen pomocí Daltonův zákon:

P_X = P_Celkový (n_X / n_Celkový )

kde
P_X = parciální tlak plynu x
P_Celkový = celkový tlak všech plynů
n_X = počet molů plynu x
n_Celkový = počet molů všech plynů

Krok 1

Najít P_Celkový

Přestože problém výslovně nestanoví tlak, řekne vám, že je v bublině standardní teplota a tlak. Standardní tlak je 1 atm.

Krok 2

Sečtěte počet molů plynných složek, abyste našli n_Celkový

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

Krok 3

Nyní máte všechny informace potřebné pro připojení hodnot do rovnice a řešení pro P_dusík

P_dusík = P_Celkový (n_dusík / n_Celkový )
P_dusík = 1 atm (0,4 mol / 0,5 mol)
P_dusík = 0,8 atm

Odpovědět

Parciální tlak dusíku je 0,8 atm.

• Nezapomeňte nahlásit své jednotky správně! Při použití jakékoli formy zákona o ideálním plynu se obvykle budete zabývat hmotou v molech, teplotou v kelvinech, objemem v litrech a tlakem v atmosférách. Pokud máte teploty ve stupních Celsia nebo Fahrenheita, před pokračováním je převeďte na Kelvin.
• Pamatujte, že skutečné plyny nejsou ideální plyny, takže i když výpočet bude mít za normálních podmínek jen velmi malou chybu, nebude to přesně pravda. Pro většinu situací je chyba zanedbatelná. Chyba se zvyšuje se zvyšováním tlaku a teploty plynu, protože částice spolu navzájem častěji interagují.