Разлика между парциално и парно налягане

Частичното налягане и налягането на парата са често използвани научни термини, свързани с количеството налягане, упражнявано от компонентите на системата, но тяхната идентичност може да бъде объркваща за другите. Има ясно разграничение между тези термини, включително техните ефекти и идентичност. Тази статия ще поясни повече за разликите между тези термини. Той също така ще включва някои примери за демистифициране на техните приложения.

Нека започнем с изтъкването на концепцията за налягане, преди да можем да се задълбочим в разграничението между пара и парциално налягане. Налягането е научно определено като сила, приложена върху единица площ върху предмет или вещество. Тя може също да бъде определена като силата, приложена от сблъскащите се частици една върху друга и често се измерва с помощта на Паскал. В случай на сблъсък на частици, газовото уравнение и кинетичната теория на газовете се използват за изчисляване на налягането.

Какво е парно налягане?

Парно налягане може да се прилага към течни или твърди фази. Това е налягането, упражнявано от парата в нейното термодинамично равновесие върху нейното течно или твърдо състояние при дадена температура в затворена система, когато и парата, и течността (твърдото) са в контакт. Това налягане възниква в резултат на изпаряване, което се осигурява от повишена топлина върху твърдото вещество или течността. По този начин температурата се използва като мярка за изпаряване и е пряко пропорционална на налягането на парата. Това означава, че колкото по-висока е температурата, толкова по-високо е налягането на парата.

По време на изпаряването молекулите на въздуха изтичат в резултат на по-високата кинетична енергия към въздуха в затворена система. Тогава, когато е в равновесие, налягането на парата възниква между парата и нейната кондензирана форма на течност (твърдо вещество). В разтвори, при които междумолекулните сили са по-слаби, налягането на парата е по-голямо, и обратно, в разтвори, при които междумолекулните сили са по-силни, налягането на парата е по-малко.

Парно налягане може да възникне и в идеални смеси, както е обяснено от закона на Раулт. Той заявява, че парциалното налягане на пара на определен компонент в течна или твърда смес е равно на налягането на парата на този компонент, умножено по молната му част в тази смес при дадена температура. Примерът по-долу ще илюстрира това.

Пример 1.

Получава се идеална смес от 0,5 мол. етанол и 1,5 мол. метанол с налягане на парите 30KPa и 52KPa, съответно, определят парциалното налягане на парите на всеки компонент.

Решение:

Общият брой на бенките е 1,5mol + 0,5mol = 2,0mol. Според закона на Раул, парциалното налягане на парата е равно на налягането на парата, умножено по молната част на този конкретен компонент. В този случай П_{метанол} = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa и P_етанол = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.

Когато имате частично налягане на парите на компонентите в сместа, можете да получите общото налягане на парата, като ги добавите заедно. В тази връзка 7,5 + 39 дава общо 46,5KPa налягане на парата на сместа от етанол и метанолни разтвори.

Фактори, влияещи върху налягането на парата

Молекул идентичност

Както вече беше споменато по-горе, видовете молекулни сили определят размера на налягането на парата, което трябва да се упражнява. Ако силите са по-силни, тогава се появява по-малко налягане на парата, а ако е по-слабо, тогава се получава повече налягане на парата. Следователно, съставът на течността или твърдото вещество ще повлияе на налягането на парата.

температура

По-високата температура води до по-високо налягане на парата, защото активира повече кинетична енергия за разрушаване на молекулните сили, така че молекулите да избягат бързо от повърхността на течността. Когато налягането на парата (налягането на наситени пари) се изравни с външното налягане (атмосферното налягане), течността ще започне да кипи. По-ниската температура ще доведе до ниско налягане на парата и ще отнеме време, докато течността заври.

Законът за частични налягания на Далтън

Какво е частично налягане?

Идеята за частичен натиск беше предложена за първи път от известния учен Джон Далтън. Той породи неговия Закон за частично налягане, който гласи, че общото налягане, упражнено от идеална смес от газове, е равно на сбора от парциалните налягания на отделните газове. Кажете, че определен контейнер е напълнен с водород, азотен и кислородни газове, общото налягане, P_{ОБЩА СУМА,} ще бъде равна на сумата от кислород, азот и водород. Парциалното налягане на всеки газ в тази смес се изчислява чрез умножение на общото налягане по молната част на отделния газ.

С две думи, парциалното налягане е налягането, упражнявано от определен газ в сместа, сякаш действа самостоятелно в системата. По този начин игнорирате други газове, когато определяте парциалното налягане на отделен газ. Тази теория може да бъде потвърдена чрез инжектиране, да речем, 0,6 ат на О₂ в контейнер от 10,0 L при 230 К и след това инжектиране на 0,4 ат N₂ в идентичен контейнер със същия размер при същата температура и след това в крайна сметка комбинирайте газовете за измерване на общото налягане; това ще бъде сумата на двата газа. Това ясно обяснява парциалното налягане на отделен газ в смес от нереактивни газове.

Изчисляване на парциалното налягане

Изчисляването на парциалното налягане е абсолютен бриз, тъй като законът на Далтън [1] предвижда разпоредби за това. Това ще зависи от типичната предоставена информация. Ако например е дадено общото налягане за смес от газ A и B, както и налягането на газ A, парциалното налягане на B може да се изчисли, като се използва P_{ОБЩА СУМА} = P_А + P_B. Останалото са алгебрични манипулации. Но в случай, когато е дадено само общото налягане на сместа, можете да използвате моларната фракция на газ В, за да определите е парциално налягане. Моларната фракция, обозначена с X, може да бъде намерена чрез разделяне на молите на газ В на общите молове на газовата смес. След това, за да намерите парциалното налягане, ще умножите молната част, X, върху общото налягане. Примерът по-долу го обяснява.

Пример 2.

Смес от азот и кислород, съответно с 2,5 мола и 1,85 мола, се инжектира в 20.0L контейнер с общо налягане 4atm; изчислете парциалното налягане, упражнено от кислородния газ.

Решение:

Общият брой на бенките в сместа е 2,5 + 1,85 = 4,35 мола. Значи моларната фракция на кислород, X_о, ще бъде 1,85 мола / 4,35 бенка = 0,425 бенка. Парциалното налягане на кислорода ще бъде 0,425 * 4atm = 1,7atm. Парциалното налягане на останалия газ може да бъде изчислено по същия подход или може да бъде изчислено чрез използване на кислородния газ и общото налягане, както е разработено от закона за парциални налягания на Далтън, че общото налягане на нереактивните газове е равно на сумата от частичните налягания.

Разлика между пара и парциално налягане

От горните обяснения е видно, че налягането на парата и парциалното налягане са две различни налягания. Парно налягане се прилага върху течни и твърди фази, докато парциалното налягане се прилага върху газообразната фаза. Парно налягане се упражнява при фазов преход след добавяне на достатъчно топлина към разтвора, което води до изтичане на молекулите му в затворена система.

Основната разлика между парциалното и парното налягане е, че парциалното налягане е налягането, упражнявано от отделен газ в смес, сякаш той е сам в тази система, докато налягането на парата се отнася до налягането, упражнено от парите в нейното термодинамично равновесие с кондензираното му състояние на течно или твърдо вещество. Таблицата по-долу дава кратко сравнение на тези налягания.

Налягане на парата	Частично налягане
Той се упражнява от течна или твърда пара върху кондензираната му фаза в равновесие	Той се упражнява от отделни газове в нереактивна газова смес
Добре обяснено от Закона на Раулт	Добре обяснено от закона на Далтън
Приложимо в твърда и течна фаза	Приложимо само в газообразни фази
Независимо от повърхността или обема на системата	Изчислява се с помощта на газовете в един и същ обем
Изчислява се с помощта на молната част на разтвореното вещество	Изчислява се с помощта на молната част на газа

Увиване!

Парно налягане и парциално налягане са два важни научни термина, използвани при определяне на въздействието на силите, прилагани от парата и газовете, съответно в дадена затворена система при определени температури. Основната им разлика е областта на приложение с налягането на парата, прилагано върху течни или твърди фази, докато парциалното налягане се прилага върху отделен газ в смес от идеални газове в даден обем.

Парциалното налягане се изчислява лесно, като се следва Законът за парциалните налягания на Далтън, докато налягането на парата се изчислява чрез прилагане на закона на Раулт. Във всяка дадена смес всеки газов компонент упражнява собствено налягане, което се нарича парциално налягане, независимо от другите газове. И когато удвоите бенките на всеки компонент с постоянна температура, ще увеличите частичното му налягане. Според съотношението Клаус и Клапейрон [2] налягането на парата нараства с нарастването на температурата.

С горепосочената информация би трябвало да можете да разграничите между парното налягане и парциалното налягане. Можете също така да можете да ги изчислите, използвайки моларните фракции и умножавайки по общото налягане. Ние ви дадохме типични примери за подробно прилагане на тези налягания.