דוגמה אידיאלית לגז בעיה: לחץ חלקי

בכל תערובת של גזים, כל מרכיב גז מפעיל לחץ חלקי התורם לסך הכל לחץ. בשגרה טמפרטורות ולחץ, אתה יכול להחיל את חוק הגז האידיאלי כדי לחשב את הלחץ החלקי של כל גז.

נתחיל בסקירת מושג הלחץ החלקי. בתערובת של גזים, הלחץ החלקי של כל גז הוא הלחץ שהגז היה מפעיל לו הוא היה היחיד התופס נפח שטח זה. אם תוסיף את הלחץ החלקי של כל גז בתערובת, הערך יהיה הלחץ הכולל של הגז. החוק המשמש למציאת לחץ חלקי מניח שהטמפרטורה של המערכת קבועה והגז מתנהג כגז אידיאלי בעקבותיו חוק הגז האידיאלי:

PV = nRT

כאשר P הוא לחץ, V הוא נפח, n הוא המספר של שומות, R הוא קבוע הגז, ו- T הוא טמפרטורה.

הלחץ הכולל הוא אז סך כל הלחצים החלקיים של גזי רכיבים. ל n רכיבי גז:

ע_סה"כ = P₁ + P₂ + P₃ +... ע_n

כאשר נכתב כך נקרא וריאציה זו של חוק הגז האידיאלי חוק הלחצים החלקיים של דלטון. תוך כדי מעבר למונחים, ניתן לכתוב את החוק כדי לקשר שומות של גז ולחץ מוחלט ללחץ חלקי:

ע_איקס = P_סה"כ (n / n_סה"כ)

שאלת לחץ חלקית

בלון מכיל 0.1 שומן חמצן ו -0.4 שומן חנקן. אם הכדור פורח בטמפרטורה ולחץ סטנדרטיים, מה הלחץ החלקי של החנקן?

פיתרון

לחץ חלקי נמצא על ידי חוק דלטון:

ע_איקס = P_סה"כ (נ_איקס / n_סה"כ )

איפה
ע_איקס = לחץ חלקי של הגז x
ע_סה"כ = לחץ כולל של כל הגזים
n_איקס = מספר שומות גז x
n_סה"כ = מספר שומות מכל הגזים

שלב 1

מצא את P_סה"כ

למרות שהבעיה אינה מציינת במפורש את הלחץ, היא אכן אומרת לך שהבלון נמצא בשטח טמפרטורה ולחץ סטנדרטיים. לחץ סטנדרטי הוא 1 כספומט.

שלב 2

הוסף את מספר השומות של גזי המרכיב כדי למצוא n_סה"כ

n_סה"כ = n_חמצן + n_חנקן
n_סה"כ = 0.1 mol + 0.4 mol
n_סה"כ = 0.5 מול

שלב 3

כעת יש לך את כל המידע הדרוש כדי לחבר את הערכים למשוואה ולפתור עבור P_חנקן

ע_חנקן = P_סה"כ (נ_חנקן / n_סה"כ )
ע_חנקן = 1 אטמוספירה (0.4 mol / 0.5 mol)
ע_חנקן = 0.8 אטמטר

תשובה

הלחץ החלקי של החנקן הוא 0.8 אטם.

• הקפד לדווח כראוי על היחידות שלך! בדרך כלל, כשאתה משתמש בכל סוג של חוק הגז האידיאלי, אתה מתמודד עם מסה בשומות, טמפרטורה בקלווין, נפח בליטרים ולחץ הוא בסביבה. אם יש לכם טמפרטורות בסלסיוס או בפרנהייט, המרו אותן לקלווין לפני שתמשיכו.
• זכרו גזים אמיתיים אינם גזים אידיאליים, כך שלמרות שבחישוב תהיה מעט מאוד שגיאה בתנאים רגילים, זה לא יהיה בדיוק הערך האמיתי. ברוב המצבים, השגיאה זניחה. השגיאה עולה ככל שהלחץ והטמפרטורה של גז עולים מכיוון שהחלקיקים מתקשרים זה עם זה לעתים קרובות יותר.