Мазмұны

• Қадамдар
• Кеңес
• Ескерту
• Сізге не керек

Химияда «ішінара қысым» дегеніміз - қоршаған ортаға әсер ететін газдар қоспасындағы әр газдың қысымы, мысалы, зертханадағы газ ыдысының үлгісі, сүңгуірдің газ ыдысы немесе оны қоршаған кеңістік. атмосфера. Қоспадағы әрбір газдың массасын, көлемін және температурасын білсеңіз, оның қысымын есептей аласыз. Содан кейін газ қоспасының жалпы қысымын алу үшін ішінара қысымды қосасыз немесе алдымен жалпы қысымды, содан кейін ішінара қысымды табасыз.

Қадамдар

3-тен 1-бөлім: Газ қасиеттерін түсіну

1. 

   Әрбір газды «идеалды» газ ретінде қарастырыңыз. Химияда идеал газ - бұл басқа газдармен олардың молекулаларына тартылмай өзара әрекеттесетін газ. Газ молекулалары бір-бірімен соқтығысып, деформациясыз бильярд шарлары сияқты секіре алады.
   • Идеал газдың қысымы кіші кеңістікке сығылған сайын артады, ал үлкен кеңістікке таралғанда азаяды. Бұл қатынас Бойль заңы деп аталады (ғалым Роберт Бойлдың атымен). Математикалық формула бұл қатынастың k = P x V, неғұрлым қарапайым k = PV екенін көрсетеді, мұндағы k - қысым мен көлем арасындағы тұрақты байланыс, P - қысым, V - дене. аудан.
   • Мәселені әртүрлі бірліктердің біріндегі қысыммен беруге болады. Қай паскальда (Па) шаршы метрге әсер ететін Ньютонның күші ретінде анықталады. Тағы бір бірлік - атмосфера (атм), ол теңіз атмосферасына тең биіктікте жер атмосферасының қысымы ретінде анықталады. 1 атм қысымы 101 325 Па құрайды.
   • Идеал газдың температурасы көлем ұлғайған сайын жоғарылайды, ал көлем азаюына байланысты азаяды. Бұл қарым-қатынас Чарльз заңы деп аталады (ғалым Жак Шарльдің атымен аталған). Мұның математикалық формуласы k = V / T, мұндағы k - көлем мен температура арасындағы тұрақты байланыс, V - көлем, ал T - температура.
   • Бұл теңдеудегі газдың температурасы Кельвин градусымен, ал Цельсий градусын 273-ке қосу арқылы Кельвин градусымен есептеледі.
   • Бұл екі қатынасты бір теңдеуге біріктіруге болады: k = PV / T немесе оларды PV = kT түрінде жазуға болады.

2. 

   
   
   Газды өлшеу үшін қолданылатын масса бірлігін анықтайды. Газдың массасы да, көлемі де бар. Көлемдер әдетте литрмен өлшенеді (л), бірақ газдың екі массасы бар.
   • Кәдімгі массалар граммен немесе, егер массасы жеткілікті болса, килограммен өлшенеді.
   • Көптеген газдар көбінесе жеңіл болғандықтан, оларды молярлық масса немесе молярлық масса деп аталатын массаның басқа түрінде өлшейді. Молярлық масса әр атомның массасы газ құрамындағы әр атомның атомдық массасының көміртегі массасымен (мәні 12) салыстыра отырып анықталады.
   • Атомдар мен молекулалар есептеу үшін өте аз болғандықтан, газдың массасы мольмен анықталады. Газ мөлшеріндегі моль санын газ массасын оның молярлық массасына бөлу арқылы есептеуге болады және оны n әрпімен белгілейді.
   • Біз газ теңдеуіндегі кез-келген тұрақты k-ны n көбейтіндісімен, моль санымен және жаңа тұрақты R-мен алмастыра аламыз. Енді бізде nR = PV / T немесе PV = nRT теңдеуі бар.
   • R мәні газдың қысымын, көлемін және температурасын өлшеуге арналған қондырғыға байланысты. Егер көлем литрмен, температура Кельвин градусымен және атмосферадағы қысым болса, бұл 0,0821 л атм / К моль. Сондай-ақ, өлшем бірлігінде бөлудің қиғаш сызығын қолданбау үшін 0,0821 л атм К мольді жазуға болады.

3. 

   
   
   Далтонның ішінара қысым заңы. Бұл заңды химик-физик Джон Далтон ұсынды, ол алғаш рет атомдардан жасалған химиялық элемент ұғымын ұсынды. Дальтон заңы бойынша газ қоспасының жалпы қысымы - бұл қоспадағы әрбір газдың жалпы қысымы.
   • Дальтон заңын Р-дан кейін теңдеуге жазуға болады_{барлығы} = P₁ + P₂ + P₃ ... P қысым мөлшері қоспадағы газдар санына тең.
   • Дальтон заңының теңдеуін ішінара қысымы белгісіз, бірақ көлемі мен температурасы белгілі газдармен жұмыс жасағанда жасауға болады. Газдың парциалды қысымы дегеніміз - тек оның құрамында болатын резервуардағы бірдей газдың әсер ететін қысымы.
   • Әрбір ішінара қысым үшін біз PV = nRT идеал газ теңдеуін тек P белгісінің сол жағында P болатын формаға қайта жаза аламыз. Осылайша, біз екі жағын V-ге бөлуіміз керек: PV / V = ​​nRT / V. Сол жақтағы екі V жойылады, соңында P = nRT / V қалады.
   • Содан кейін бұл формуланы ішінара қысым теңдеуінің оң жағындағы әр P әрпімен ауыстырыңыз: P_{барлығы} = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
   жарнама

3-тен 2-бөлім: ішінара қысымды, содан кейін жалпы қысымды есептеңіз

1. 

   
   
   
   
   Берілген есептер үшін қысымның парциалдық теңдеулерін анықтаңыз. Осы есептеулерді көрсету үшін бізде 3 газ бар 2 литрлік бөтелке бар деп есептейік: азот (N₂), оттегі (O₂) және көмірқышқыл газы (СО)₂). Әрбір газда 10 г, ал цилиндрдегі әр газдың температурасы Цельсий бойынша 37 градус.Әр газдың парциалды қысымын және цилиндрге әсер ететін газ қоспасының жалпы қысымын табу керек.
   • Парциалды қысым теңдеуі келесідей жазылады Р_{барлығы} = P_Азот + P_оттегі + P_{Көмір қышқыл газы}.
   • Біз әр газдың қысымын іздейтін болғандықтан, оның көлемін, температурасын білеміз және олардың массасына қарай әр газдың моль санын таба аламыз, бұл теңдеу қайта жазылады: P_{барлығы} = (nRT / V) _Азот + (nRT / V) _оттегі + (nRT / V) _{Көмір қышқыл газы}

2. 

   
   
   Температураны Кельвин градусына дейін өзгертіңіз. Газдардың температурасы Цельсий бойынша 37 градус, сондықтан 310 градус К алу үшін 37 плюс 273 қосамыз.

3. 

   Бөтелкедегі әр газдың моль санын табыңыз. Газ мольдарының саны - бұл газдың массасын оның молярлық массасына бөлу, мұндағы молярлық масса - бұл затты құрайтын әрбір атомның жалпы массасы.
   • Бірінші газ үшін азоттың молекулалық формуласы бар (N₂), әр атомның массасы 14. Азот молекуласында екі атом болғандықтан, азоттың молекулалық массасын 28 алу үшін 14-ті 2-ге көбейту керек. Содан кейін массаны граммен 10г-ға бөлу керек. моль санын алу үшін 28 беріңіз, нәтижесінде азот газы шамамен 0,4 моль болады.
   • Екінші газ үшін оттектің молекулалық формуласы бар (O₂), әрбір атомның массасы 16-ға тең. Оттегі молекуласында екі атом бар, біз оттегінің 32-ге тең молекуласын алу үшін 16-ны 2-ге көбейтуіміз керек. 10г-ны 32-ге бөлгенде шамамен нәтиже шығады Бөтелкедегі 0,3 моль оттегі.
   • Үшінші газ - көмірқышқыл газының (СО) формуласы₂), 3 атом бар: массасы 12 бір көміртек атомы, әрбір атомы бар оттегінің екі атомы. Біз үш атомның массасын қосамыз: 12 + 16 + 16 = 44 - бұл масса молекула. 10г-ны 44-ке бөлгенде шамамен 0,2 моль көмірқышқыл газы пайда болады.

4. 

   
   
   Мол, көлем және температура мәндерін теңдеуге қосыңыз. Енді теңдеу келесідей болады: P_{барлығы} = (0,4 * R * 310/2) _Азот + (0,3 * R * 310/2) _оттегі + (0,2 * R * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.
   • Қарапайымдылық үшін мәндер өлшем бірлігін алып тастаймыз. Бұл бірліктер сіз теңдеуді шешкеннен кейін жойылады, тек нәтиже өлшем бірлігі қысымға қалады.

5. 

   R тұрақтысының мәнін ауыстырыңыз. Біз атмосферадағы ішінара және толық қысымның нәтижелерін жасаймыз, сондықтан R мәні 0,0821 л атм / К моль қолданамыз. Осы мәнді теңдеуге қосқанда P шығады_{барлығы} =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _оттегі + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.

6. 

   Әр газдың парциалды қысымын есептеңіз. Енді біз өз құндылықтарымызды қосқаннан кейін келесі нәрсе шешіледі.
   • Азоттың парциалды қысымы үшін 0,4 мольді тұрақты 0,0821 және температура 310 градусқа көбейтіп, содан кейін 2 литрге бөліңіз: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5.09 атм (шамамен).
   • Оттегінің ішінара қысымы үшін 0,3 мольді 0,0821 тұрақтыға және 310 градус температураға көбейтіп, содан кейін 2 литрге бөліңіз: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3.82 атм (шамамен).
   • Көмірқышқыл газының парциалды қысымы үшін 0,2 мольді тұрақты 0,0821 және температура 310 градусқа көбейтіп, содан кейін 2 литрге бөліңіз: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 атм (шамамен).
   • Енді осы қысымдарды қосып, жалпы қысымды табыңыз: P_{барлығы} = 5.09 + 3.82 + 2.54 = 11.45 атм (шамамен).
   жарнама

3-тен 3-бөлім: Жалпы қысымды, содан кейін ішінара қысымды есептеңіз

1. 

   Жоғарыда көрсетілгендей ішінара қысым теңдеуін анықтаңыз. Тағы да, бізде 3 газ бар 2 литрлік бөтелке бар делік: азот (N₂), оттегі (O₂) және көмірқышқыл газы (СО)₂). Әрбір газда 10 г, ал цилиндрдегі әр газдың температурасы 37 градус Цельсий.
   • Кельвин температурасы әлі 310 градус, және жоғарыдағыдай бізде шамамен 0,4 моль азот, 0,3 моль оттегі және 0,2 моль көмірқышқыл газы бар.
   • Дәл осылай, біз атмосферадағы нәтижелерді есептейтін боламыз, сондықтан R мәні 0,0821 л атм / К моль болады.
   • Осы кезде қысымның парциалдық теңдеуі қалады: P_{барлығы} =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Азот + (0,3 *0,0821 * 310/2) _оттегі + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{Көмір қышқыл газы}.

2. 

   Цилиндрдегі әр газдың моль санын қосып, газ қоспасының жалпы мольдерін табыңыз. Цилиндрдегі газдардың көлемдері мен температуралары бірдей болғандықтан және бір газға шаққандағы молекулалық масса да бірдей тұрақтыға көбейтілгендіктен, математиканың үлестірімділік қасиетін пайдаланып, қайта жазуға болады. Процесс P_{барлығы} = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 моль газ қоспасын қосыңыз. Теңдеу одан әрі Р-ге дейін азаяды_{барлығы} = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   Газ қоспасының жалпы қысымын табыңыз. 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 моль алыңыз (шамамен).

4. 

   Қоспаны құрайтын әр газдың үлесін табыңыз. Сіз газдағы моль санын газ қоспасының жалпы молына бөлесіз.
   • Бізде 0,4 моль азот бар, сондықтан газ қоспасында 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) аламыз (шамамен).
   • Бізде 0,3 моль оттегі бар, сондықтан газ қоспасында 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) аламыз.
   • Бізде 0,2 моль көмірқышқыл газы бар, сондықтан біз газ қоспасында 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) аламыз.
   • Жоғарыдағы пайыздық көрсеткіштер тек 0,99-ға дейін қосқанымен, шындығында, ондықтар қайталана береді, ал олардың қосындысы үтірден кейін 9 сандарынан тұрады. Анықтама бойынша бұл 1 немесе 100 пайызға тең.

5. 

   Парциалды қысымды табу үшін бір газға келетін массаның жалпы қысымға қатынасын көбейтіңіз.
   • 0,44 * 11,45 = 5,04 атм алыңыз (шамамен).
   • 0,33 * 11,45 = 3,78 атм алыңыз (шамамен).
   • 0,22 * 11,45 = 2,52 атм алыңыз (шамамен).
   жарнама

Кеңес

• Алдымен ішінара қысымды есептеу мен ішінара қысымды есептеу мен ішінара қысымды есептеу арасындағы шамалы сәйкессіздіктерді байқайсыз. Есептелген мәндер тек шамамен болатындығын ұмытпаңыз, өйткені біз оларды жеңілдету үшін үтірлерден кейін 1 немесе 2 сандарына дөңгелектейміз.Егер калькулятор көмегімен есептеулерді дөңгелектемей жүргізсек, ауытқу болмаса да, осы екі әдіс арасындағы ауытқу одан да аз болады.

Ескерту

• Сүңгуірлер үшін газдың парциалды қысымы туралы білім олардың өміріне байланысты болғандықтан өте маңызды. Тым төмен оттегінің ішінара қысымы сананың жоғалуына немесе өлімге әкелуі мүмкін, ал азоттың немесе оттегінің ішінара қысымы улануды тудыруы мүмкін.

Сізге не керек

• Ноутбук
• Атомдық масса / молярлық масса туралы анықтама