Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Парциальное давление и объём

Так как парциальное давление и парциальный объем -- понятия, относящиеся к смесям газов, определим сначала, что такое смесь идеальных газов. Итак, смесью газов, называется совокупность нескольких разных газов, невступающих в химическую реакцию при заданных условиях. При других условиях (например, повышении давления) те же газы могут химически реагировать. Смеси характеризуются такой физической величиной, как весовая концентрация gi i -- го газа, являющегося компонентом смеси, при этом:

где N -- общее количество разных газов в смеси,

и молярной концентрацией xi iго газа в смеси, при этом:

где νi- количество молей iго газа в смеси.

Что такое парциальное давление

Характеристикой состояния компоненты смеси идеальных газов является парциальное давление.

Определение

Парциальное давление (pi ) iго газа в смеси называется давление, которое создавал бы этот газ, если кроме него все остальные газы отсутствовали, но объем и температура остались неизменными.

pi =miμiRTV=нiRTV (3),

где V объем смеси, T- температура смеси. Здесь необходимо отметить, что вследствие равенства средних кинетических энергий молекул смесей можно говорить о равенстве температур всех компонент смесей в состоянии термодинамического равновесия.

Давление смеси идеальных газов p определяется по закону Дальтона:

p=Ni=1pi=RTVNi=1νi (4).

Следовательно, парциальное давление, можно выразить как:

pi=xip (5).

Что такое парциальный объем

Другим важным параметром состояния смеси газов является парциальный объем.

Определение

Парциальным объемом Vi iго газа в смеси называют тот объем, который имел бы газ, если бы из смеси убрали все остальные газы, при неизменной температуре и объеме:

Vi=нiRTp(6).
«Парциальное давление и объём» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти

Для смеси идеальных газов выполняется закон Амага:

V=Ni=1Vi(7).

Действительно, если из (6) выразить νi и подставить в (4), получим:

νi=pViRT;; p=RTVpRTNi=1ViV=Ni=1Vi

Парциальный объем можно рассчитать по формуле:

Vi=xiV (8).

Параметры состояния смеси идеальных газов подчиняются уравнению Менделеева -- Клайперона в следующем виде:

pV=mμsmRT (9),

где все параметры в уравнении (9) относятся к смеси в целом.

Или уравнение (9) иногда удобнее записывать в таком виде:

pV=mRsmT (10),

где Rsm=Rμsm=RNi=1giμi -- удельная газовая постоянная смеси.

Пример 1

Задание: При 290 K в сосуде объемом 1м3 содержится 0,5103 кг водорода и 0,10103 кг гелия. Найдите парциальное давление гелия и давление смеси.

Решение:

Найдем количество молей для каждой компоненты смеси, используя формулу:

νi=miμi (1.1),

тогда количество молей водорода в смеси, если с помощью таблицы Менделеева находим, что молярная масс водорода μH2=2103кгмоль:

νH2=mH2μH2

Проведем расчет:

νH2=0,51032103=0,25 (моль)

Аналогично рассчитаем νHe (μHe=4103кгмоль):

νHe=0,101034103=0,025 (моль).

Используем уравнение Менделеева -- Клайперона найдем парциальные давления каждой компоненты смеси:

piV=νiRT (1.2).

Тогда давление водорода:

pH2V=νH2RT pH2=νH2RTV(1.3)

Рассчитаем парциальное давление водорода:

pH2=0,258,312901=602,5 (Па)

Аналогично найдем парциальное давление гелия:

pHe=0,0258,312901=60,25 (Па)

Давление смеси найдем как сумму давлений составляющих ее компонент:

p=pH2+pHe (1.4).

Следовательно, давление смеси равно:

p=602,5+60,25=662,75 (Па)

Ответ: Парциальное давление гелия равно 60,25 Па, давление смеси 662,75 Па.

Пример 2

Задание: В состав смеси газов входят 0,5 кг O2 и 1 кг CO2. Определить объем, который займет смесь газов при давлении в одну атмосферу, если газы считать идеальными. Температуру смеси принять равной 300 К.

Решение:

Найдем массу смеси газов:

m=mO2+mCO2(2.1).

Следовательно,

m=1+0,5=1,5 (кг).

Найдем массовые компоненты смеси gi:

gO2=0,51,5=0,33
gCO2=11,5=0,67

Рассчитаем газовую постоянную смеси:

Rsm=RNi=1giμi (2.2)
Rsm=8,31(0,3332103+0,6746103)=200 (ДжкгК)

Выражение для объема смеси, полученное из уравнение Менделеева -- Клайперона:

Vsm=msmRsmTsm psm(2.3)

Проведем вычисления объема, учитывая, что p=1атм.= 105Па:

Vsm=1,5200300105=0,9 м3

Ответ: Смесь занимает объем 0,9 м3.

Дата последнего обновления статьи: 14.01.2025
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot

Изучаешь тему "Парциальное давление и объём"? Могу объяснить сложные моменты или помочь составить план для домашнего задания!

AI Assistant