Primjer idealnog plina Problem: Djelomični tlak

U bilo kojoj smjesi plinova, svaki sastojak plina djeluje djelomični pritisak što doprinosi ukupnom pritisak. Na običan temperature i tlaka, možete primijeniti zakon idealnog plina za izračunavanje parcijalnog tlaka svakog plina.

Započnimo s pregledom koncepta djelomičnog pritiska. U mješavini plinova parcijalni tlak svakog plina je tlak koji bi plin imao kada bi jedini zauzimao taj volumen prostora. Ako u smjesu zbrojite parcijalni tlak svakog plina, vrijednost će biti ukupni tlak plina. Zakon koji se koristi za pronalaženje parcijalnog tlaka pretpostavlja da je temperatura sustava konstantna i plin se ponaša kao idealan plin slijedeći zakon o idealnom plinu:

PV = nRT

gdje je P tlak, V volumen, n je broj od molova, R je konstanta plina, a T je temperatura.

Ukupni tlak je tada zbroj svih parcijalnih tlakova sastavnih plinova. Za n sastavni dio plina:

P_ukupno = P₁ + P₂ + P₃ +... P_n

Kada se napiše ovako, naziva se ova varijacija Zakona o idealnim plinovima Daltonov zakon o djelomičnim pritiscima

P_x = P_ukupno (n / n_ukupno)

Pitanje o djelomičnom pritisku

Balon sadrži 0,1 mola kisika i 0,4 mola dušika. Ako je balon pri standardnoj temperaturi i tlaku, koliki je parcijalni tlak dušika?

Riješenje

Djelomični pritisak pronalazimo pomoću Daltonov zakon:

P_x = P_ukupno (n_x / n_ukupno )

gdje
P_x = parcijalni tlak plina x
P_ukupno = ukupni tlak svih plinova
n_x = broj molova plina x
n_ukupno = broj molova svih plinova

Korak 1

Pronađite P_ukupno

Iako problem izričito ne predstavlja pritisak, ipak vam govori da je balon tu standardna temperatura i tlak. Standardni tlak je 1 atm.

Korak 2

Dodajte broj molova sastavnih plinova da biste pronašli n_ukupno

n_ukupno = n_kisik + n_dušik
n_ukupno = 0,1 mol + 0,4 mol
n_ukupno = 0,5 mola

3. korak

Sada imate sve informacije potrebne za spajanje vrijednosti u jednadžbu i rješavanje za P_dušik

P_dušik = P_ukupno (n_dušik / n_ukupno )
P_dušik = 1 atm (0,4 mol / 0,5 mola)
P_dušik = 0,8 atm

Odgovor

Parcijalni tlak dušika je 0,8 atm.

• Obavezno ispravno prijavite svoje jedinice! Kada se koristi bilo koji oblik zakona o idealnom plinu, obično se bavite masom u molovima, temperaturom u Kelvinima, volumenom u litrama i tlakom u atmosferi. Ako imate temperature u Celzijusu ili Farenheitu, pretvorite ih u Kelvin prije nego što nastavite.
• Zapamtite da stvarni plinovi nisu idealni plinovi, pa iako će proračun imati vrlo malo pogreške u uobičajenim uvjetima, to neće biti točno prava vrijednost. U većini situacija pogreška je zanemariva. Pogreška se povećava kako se povećava tlak i temperatura plina jer čestice češće međusobno djeluju.