Разница между парциальным давлением и давлением пара

Парциальное давление и давление пара - это обычно используемые научные термины, относящиеся к величине давления, оказываемого компонентами системы, но их идентичность может вводить в заблуждение других. Существует четкое различие между этими терминами, включая их влияние и идентичность. Эта статья будет более подробно раскрывать различия между этими терминами. Он также будет включать некоторые примеры для демистификации их приложений.

Давайте начнем с выделения концепции давления, прежде чем мы сможем углубиться в различие между паром и парциальным давлением. С научной точки зрения, давление определяется как сила, действующая на единицу площади объекта или вещества. Это также может быть определено как сила, приложенная сталкивающимися частицами друг к другу, и это часто измеряется, используя Паскаль. В случае столкновения частиц для расчета давления используется уравнение газа и кинетическая теория газов..

Что такое давление пара?

Давление пара может относиться к жидкой или твердой фазе. Это давление, оказываемое паром в его термодинамическом равновесии на его жидкое или твердое состояние при заданной температуре в замкнутой системе, когда пар и жидкость (твердое вещество) находятся в контакте. Это давление возникает в результате испарения, которое обеспечивается повышенным нагревом твердого тела или жидкости. Таким образом, температура используется в качестве меры испарения, и она прямо пропорциональна давлению пара. Это означает, что чем выше температура, тем выше давление пара.

Во время испарения молекулы воздуха уходят в результате более высокой кинетической энергии в воздух в замкнутой системе. Затем, находясь в равновесии, давление пара возникает между паром и его конденсированной формой жидкости (твердого вещества). В решениях, где межмолекулярные силы слабее, давление пара имеет тенденцию быть больше, и, наоборот, в решениях, где межмолекулярные силы сильнее, давление пара меньше.

Давление пара также может возникать в идеальных смесях, как это объясняется законом Рауля. В нем говорится, что парциальное давление паров конкретного компонента в жидкой или твердой смеси равно давлению паров этого компонента, умноженному на его мольную долю в этой смеси при данной температуре. Пример ниже проиллюстрирует это.

Пример 1.

Дана идеальная смесь 0,5 мол. этанол и 1,5 мол. метанол с давлением паров 30 кПа и 52 кПа соответственно определяют парциальное давление паров каждого компонента.

Решение:

Общее количество родинок составляет 1,5 моль + 0,5 моль = 2,0 моль. Согласно закону Рауля, парциальное давление пара равно давлению пара, умноженному на молярную долю этого конкретного компонента. В этом случае Р_{метанол} = 1,5 / 2 * 52 = 39 кПа и P_{этиловый спирт} = 0,5 / 2 * 30 = 7,5 кПа.

Когда у вас есть парциальные давления паров компонентов в смеси, вы можете получить общее давление паров, сложив их вместе. В связи с этим, 7,5 + 39 дает 46,5 кПа общего давления пара смеси растворов этанола и метанола..

Факторы, влияющие на давление пара

Молекулы идентичности

Как уже упоминалось выше, типы молекулярных сил определяют величину давления пара, которое будет оказано. Если силы сильнее, то возникает меньшее давление пара, а если слабее, то больше давление пара. Следовательно, состав жидкости или твердого вещества будет влиять на давление пара.

температура

Более высокая температура приводит к более высокому давлению пара, потому что она активирует больше кинетической энергии, чтобы сломать молекулярные силы, чтобы молекулы могли быстро покинуть поверхность жидкости. Когда давление пара (давление насыщенного пара) равно внешнему давлению (атмосферное давление), жидкость начнет кипеть. Более низкая температура приведет к низкому давлению пара, и потребуется время, чтобы жидкость закипела.

Закон частичных давлений Далтона

Что такое парциальное давление?

Идея парциального давления впервые была предложена известным ученым Джоном Далтоном. Это породило его Закон Парциальных Давлений, который гласит, что полное давление, оказываемое идеальной смесью газов, равно сумме парциальных давлений отдельных газов. Скажем, конкретный контейнер заполнен водородом, азотом и кислородом, общее давление, P_{ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО,} будет равна сумме кислорода, азота и водорода. Парциальное давление любого газа в этой смеси рассчитывается путем умножения общего давления на молярную долю отдельного газа..

В двух словах, парциальное давление - это давление, которое оказывает определенный газ в смеси, как если бы он действовал один в системе. Таким образом, вы игнорируете другие газы при определении парциального давления отдельного газа. Эту теорию можно проверить, введя, скажем, 0,6 атм О₂ в контейнере на 10,0 л при 230 К, а затем впрыскивая 0,4 атм N₂ в идентичном контейнере того же размера при той же температуре, а затем в конечном итоге объединить газы для измерения общего давления; это будет сумма двух газов. Это четко объясняет парциальное давление отдельного газа в смеси нереакционноспособных газов.

Расчет парциального давления

Расчет парциального давления является абсолютным бризом, так как закон Дальтона [1] предусматривает положения для этого. Это будет зависеть от типичной информации, представленной. Если, например, общее давление дано для смеси газов A и B, а также давление газа A, парциальное давление B можно рассчитать с использованием P_{ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО} = P + п_В. Остальное - алгебраические манипуляции. Но в случае, когда было дано только общее давление смеси, вы можете использовать молярную долю газа B для определения парциального давления. Молярная доля, обозначаемая X, может быть найдена путем деления молей газа B на общее количество молей газовой смеси. Затем, чтобы найти парциальное давление, вы умножите молярную долю X на общее давление. В приведенном ниже примере показано, что.

Пример 2.

Смесь азота и кислорода с 2,5 моль и 1,85 моль, соответственно, впрыскивают в емкость объемом 20,0 л с общим давлением 4 атм; рассчитать парциальное давление, оказываемое газообразным кислородом.

Решение:

Общее количество молей в смеси составляет 2,5 + 1,85 = 4,35 молей. Итак, молярная доля кислорода, X_о, будет 1,85 моль / 4,35 моль = 0,425 моль. Парциальное давление кислорода будет 0,425 * 4 атм = 1,7 атм. Парциальное давление оставшегося газа может быть рассчитано по тому же подходу или может быть рассчитано с использованием газообразного кислорода и общего давления, как определено законом парциальных давлений Дальтона, согласно которому общее давление нереакционноспособных газов равно сумме парциальные давления.

Разница между паром и парциальным давлением

Из приведенных выше объяснений очевидно, что давление пара и парциальное давление являются двумя различными давлениями. Давление пара действует на жидкую и твердую фазы, а парциальное давление - на газовую фазу. Давление пара оказывается при фазовом переходе после того, как в раствор добавлено достаточное количество тепла, что приводит к выходу его молекул в замкнутую систему..

Основное различие между парциальным давлением и давлением паров заключается в том, что парциальное давление - это давление, оказываемое отдельным газом в смеси, как если бы оно было одним в этой системе, в то время как давление пара относится к давлению, оказываемому паром в его термодинамическом равновесии с его конденсированное состояние жидкости или твердого тела. Таблица ниже дает краткое сравнение этих давлений.

Давление газа	Частичное давление
Это находится под воздействием жидкого или твердого пара на его конденсированной фазе в равновесии	Оказывается отдельными газами в нереакционноспособной газовой смеси
Хорошо объясняется законом Рауля	Хорошо объясняется законом Далтона
Применимо в твердой и жидкой фазах	Применимо только в газообразных фазах
Независимо от площади поверхности или объема системы	Рассчитано с использованием газов в том же объеме
Рассчитано с использованием мольной доли растворенного вещества	Рассчитано с использованием мольной доли газа

Заворачивать!

Давление пара и парциальное давление являются двумя важными научными терминами, используемыми при определении влияния сил, прилагаемых парами и газами, соответственно, в данной замкнутой системе при определенных температурах. Основное их различие заключается в области применения с давлением пара, действующим на жидкую или твердую фазы, тогда как парциальное давление применяется к отдельному газу в смеси идеальных газов в данном объеме..

Парциальное давление легко рассчитывается по закону парциальных давлений Дальтона, тогда как давление пара рассчитывается по закону Рауля. В любой данной смеси каждый газовый компонент оказывает свое собственное давление, которое называется парциальным давлением, независимым от других газов. И когда вы удваиваете моли любого компонента с постоянной температурой, вы увеличиваете его парциальное давление. Согласно соотношению Клаузиуса-Клапейрона [2], давление пара увеличивается с ростом температуры.

Имея вышеупомянутую информацию, вы сможете различать давление пара и парциальное давление. Вы также должны быть в состоянии рассчитать их, используя мольные доли и умножая на общее давление. Мы дали вам типичные примеры, чтобы проработать применение этих давлений.