Jinsi ya kuhesabu Shinikizo la Sehemu: Hatua 14 (na Picha)

2024 Mwandishi: Jason Gerald | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-19 22:14

"Shinikizo kidogo" katika kemia ni shinikizo ambalo kila gesi kwenye mchanganyiko wa gesi hufanya kwenye mazingira yake, kama chupa ya volumetric, tank ya hewa ya kupiga mbizi, au mpaka wa anga. Unaweza kuhesabu shinikizo la kila gesi katika mchanganyiko ikiwa unajua kiwango cha gesi, kiasi inachukua, na joto. Shinikizo la sehemu linaweza kuongezwa pamoja kuhesabu jumla ya shinikizo la mchanganyiko wa gesi. Kwa upande mwingine, shinikizo lote linaweza kuhesabiwa mapema ili kuhesabu shinikizo la sehemu.

Hatua

Sehemu ya 1 ya 3: Kuelewa Sifa za Gesi

Hatua ya 1. Tibu kila gesi kama gesi "bora"

Katika kemia, gesi bora ni gesi inayoingiliana na gesi zingine bila kuvutiwa na molekuli zake. Molekuli ambazo ni faragha zinaweza kugongana na kuruka kama mipira ya mabilidi bila kuharibika.

Shinikizo la gesi bora huongezeka linapobanwa katika nafasi ndogo na hupungua wakati linapanuka katika nafasi kubwa. Uhusiano huu unaitwa Sheria ya Boyle iliyoundwa na Robert Boyle. Kimahesabu, fomula ni k = P x V, au rahisi kwa k = PV, k ni ya mara kwa mara, P ni shinikizo, wakati V ni ujazo.
Kuna vitengo kadhaa vinavyowezekana vya shinikizo. Mmoja wao ni Pascal (Pa). Kitengo hiki kinafafanuliwa kama nguvu ya newton moja inayotumika kwa eneo la mita moja ya mraba. Kitengo kingine ni anga (atm). Anga ni shinikizo la anga ya Dunia kwenye usawa wa bahari. Shinikizo la 1 atm ni sawa na 101,325 Pa.
Joto la gesi bora huongezeka na ongezeko la kiasi na hupungua kwa kupungua kwa kiasi. Urafiki huu unaitwa Sheria ya Charles iliyoundwa na mwanasayansi Jacques Charles. Fomati ya kihesabu ni k = V / T, ambapo k ni kiwango na joto mara kwa mara, V ni sauti, na T ni joto.
Joto la gesi katika equation hii hutolewa kwa digrii Kelvin, ambayo hupatikana kwa kuongeza nambari 273 kwa kiwango cha digrii katika Celsius.
Njia hizi mbili hapo juu zinaweza kuunganishwa na equation moja: k = PV / T, ambayo inaweza pia kuandikwa kama PV = kT.

Hatua ya 2. Tambua wingi wa gesi itakayopimwa

Gesi zina wingi na ujazo. Kiasi kawaida hupimwa kwa lita (l), lakini kuna aina mbili za misa.

Masi ya kawaida hupimwa kwa gramu, lakini kwa idadi kubwa kitengo ni kilo.
Kwa sababu gesi ni nyepesi sana, vitengo vinavyotumiwa ni molekuli ya molekuli au molekuli. Masi ya Molar ni jumla ya jumla ya molekuli za atomiki za kila atomi kwenye kiwanja ambacho hufanya gesi, kila atomu ikilinganishwa na nambari 12 ya kaboni.
Kwa kuwa atomi na molekuli ni ndogo sana kuhesabiwa, idadi ya gesi imeainishwa katika moles. Idadi ya moles zilizopo kwenye gesi uliyopewa zinaweza kupatikana kwa kugawanya misa na misa ya molar na inaashiria kwa herufi n.
K mara kwa mara katika equation ya gesi inaweza kubadilishwa na bidhaa ya n, idadi ya moles (moles), na mpya ya mara kwa mara R. Sasa fomula ni nR = PV / T au PV = nRT.
Thamani ya R inategemea vitengo vinavyotumiwa kupima shinikizo, kiasi, na joto la gesi. Kwa ujazo wa lita, joto kwa Kelvin, na shinikizo katika anga, thamani ni 0.0821 L atm / K mol. Thamani hii inaweza kuandikwa kama 0.0821 L atm K^-1 mole ^-1 ili kuepuka kutumia slashes kuwakilisha mgawanyiko katika vitengo vya kipimo.

Hatua ya 3. Elewa Sheria ya Dalton ya Shinikizo la Sehemu

Sheria hii ilitengenezwa na mtaalamu wa fizikia na fizikia John Dalton, ambaye kwanza alianzisha dhana kwamba vitu vya kemikali vimetengenezwa na atomi. Sheria ya Dalton inasema kuwa shinikizo kamili la mchanganyiko wa gesi ni jumla ya shinikizo la gesi binafsi kwenye mchanganyiko.

Sheria ya Dalton inaweza kuandikwa kwa njia ya fomula ifuatayo P_jumla = P₁ + Uk₂ + Uk₃ … Kiasi cha P kulia kwa ishara hiyo ni sawa na kiwango cha gesi kwenye mchanganyiko.
Fomula ya sheria ya Dalton inaweza kupanuliwa wakati wa kushughulika na gesi anuwai ambayo shinikizo la sehemu ya kila gesi haijulikani, lakini ambao kiwango na joto hujulikana. Shinikizo la gesi ni sawa na shinikizo ambayo inadhania kwamba gesi katika kiasi hicho ni gesi pekee kwenye chombo.
Kwa kila shinikizo la sehemu fomula bora ya gesi inaweza kutumika. Badala ya kutumia PV = nRT, P tu kushoto inaweza kutumika. Kwa hilo, pande zote mbili zimegawanywa na V: PV / V = nRT / V. Vs mbili upande wa kulia zinaghairiana, na kuacha P = nRT / V.
Tunaweza kuitumia kuchukua nafasi ya kila P upande wa kulia ambayo inawakilisha gesi fulani katika fomula ya shinikizo la sehemu: P_jumla = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …

Sehemu ya 2 ya 3: Kuhesabu Shinikizo la Sehemu, Kisha Shinikizo la Jumla

Hatua ya 1. Tambua usawa wa shinikizo kwa kila gesi unayohesabu

Kwa hesabu hii inadhaniwa kuwa chupa 2 lita inashikilia gesi 3: nitrojeni (N₂oksijeni (O₂), na kaboni dioksidi (CO₂). Kila gesi ina uzito wa 10 g, na joto la nyuzi 37 Celsius. Tutahesabu shinikizo la sehemu ya kila gesi na jumla ya shinikizo la mchanganyiko wa gesi kwenye chupa ya kemikali.

Fomu ya shinikizo la sehemu ni P_jumla = P_naitrojeni + Uk_oksijeni + Uk_{dioksidi kaboni}.
Kwa kuwa tunatafuta shinikizo kwa kila gesi na kiwango na joto linalojulikana, idadi ya moles ya kila gesi inaweza kuhesabiwa kulingana na umati wake. Fomula inaweza kubadilishwa kuwa: P_jumla = (nRT / V) _naitrojeni + (nRT / V) _oksijeni + (nRT / V) _{dioksidi kaboni}

Hatua ya 2. Badilisha joto kuwa digrii Kelvin

Joto katika Celsius ni digrii 37, kwa hivyo ongeza 273 hadi 37 kupata digrii 310 K.

Hatua ya 3. Pata idadi ya moles ya kila gesi iliyopo kwenye sampuli

Idadi ya moles ya gesi ni molekuli ya gesi iliyogawanywa na molekuli yake ya molar, ambayo ni jumla ya misa ya atomiki ya kila atomu kwenye mchanganyiko.

Kwa gesi ya nitrojeni (N₂), kila atomu ina molekuli ya atomiki ya 14. Kwa kuwa nitrojeni ni diatomiki (molekuli ya atomi mbili), thamani ya 14 lazima iongezwe na 2 kupata molekuli ya molar ya 28 kwa nitrojeni kwenye sampuli hii. Ifuatayo molekuli katika gramu, 10g, imegawanywa na 28, kupata idadi ya moles, kwa hivyo matokeo yake ni karibu moles 0.4 ya nitrojeni.
Kwa gesi inayofuata, oksijeni (O₂), kila atomu ina molekuli ya atomiki ya 16. Oksijeni pia ni diatomic, kwa hivyo mara 16 2 hutoa molekuli ya oksijeni kwenye sampuli 32. Gramu 10 zilizogawanywa na 32 inatoa takriban moles 0.3 za oksijeni.
Ifuatayo ni dioksidi kaboni (CO₂), ambayo ina atomi 3, ambayo ni atomi moja ya kaboni yenye molekuli ya atomiki ya 12 na atomi mbili za oksijeni zilizo na molekuli ya atomi ya 16. Misa hizi tatu za atomiki zinaongezwa kupata molekuli ya molar: 12 + 16 + 16 = 44. Gramu 10 zifuatazo zimegawanywa na 44 kwa hivyo matokeo yake ni karibu moles 0.2 ya dioksidi kaboni.

Hatua ya 4. Ingiza maadili ya mole, kiasi, na joto

Nambari ziliingizwa katika fomula: P._jumla = (0, 4 * R * 310/2) _naitrojeni + (0, 3 * R * 310/2) _oksijeni + (0, 2 * R * 310/2) _{dioksidi kaboni}.

Kwa unyenyekevu, vitengo havijaandikwa. Vitengo hivi vitafutwa katika hesabu za hisabati, ikiacha tu vitengo vya shinikizo

Hatua ya 5. Ingiza thamani ya R

Shinikizo la jumla na la sehemu litaonyeshwa katika vitengo vya anga, kwa hivyo thamani ya R inayotumiwa ni 0.0821 L atm / K mol. Thamani hii inaingizwa kwenye equation ili fomula iwe P_jumla =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _naitrojeni + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _oksijeni + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{dioksidi kaboni}.

Hatua ya 6. Hesabu shinikizo la sehemu kwa kila gesi

Sasa kwa kuwa maadili yote yanayotakiwa yanapatikana, ni wakati wa kufanya hesabu.

Kwa shinikizo la sehemu ya nitrojeni, moles 0.4 huzidishwa na mara kwa mara ya 0.0821 na joto la digrii 310 K, kisha hugawanywa na lita 2: 0.4 * 0.0821 * 310/2 = 5.09 atm, takriban.
Kwa shinikizo la sehemu ya oksijeni, moles 0.3 huzidishwa na mara kwa mara ya 0.0821 na joto la digrii 310 K, kisha hugawanywa na lita 2: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 atm, takriban.
Kwa shinikizo la sehemu ya dioksidi kaboni, moles 0.2 huzidishwa na mara kwa mara ya 0.0821 na joto la digrii 310 K, kisha hugawanywa na lita 2: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 atm, takriban.
Shinikizo tatu za sehemu huongezwa pamoja ili kupata shinikizo kamili: P._jumla = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54, au 11.45 atm, zaidi au chini.

Sehemu ya 3 ya 3: Kuhesabu Shinikizo Jumla, halafu Sehemu

Hatua ya 1. Tambua fomula ya shinikizo kidogo kama hapo awali

Tena, chukua chupa ya lita 2 ina gesi 3 tofauti: nitrojeni (N₂oksijeni (O₂), na kaboni dioksidi (CO₂). Uzito wa kila gesi ni gramu 10 na joto la kila mmoja ni nyuzi 37 C.

Joto katika Kelvin bado ni digrii sawa 310 na idadi ya moles ni takriban moles 0.4 ya nitrojeni, moles 0.3 ya oksijeni, na moles 0.2 ya dioksidi kaboni.
Kitengo cha shinikizo kinachotumiwa pia ni anga, kwa hivyo thamani ya R mara kwa mara ni 0.0821 L atm / K mol.
Kwa hivyo usawa wa shinikizo la sehemu bado ni sawa katika hatua hii: P._jumla =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) _naitrojeni + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) _oksijeni + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) _{dioksidi kaboni}.

Hatua ya 2. Ongeza idadi ya moles ya kila gesi kwenye sampuli ili kupata jumla ya moles ya mchanganyiko wa gesi

Kwa kuwa kiasi na joto ni sawa kwa kila sampuli ya gesi, na kila thamani ya molari pia huzidishwa na sawa sawa, tunaweza kutumia mali ya usambazaji wa hesabu kuandika tena equation kama ifuatavyo:_jumla = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.

Fanya hesabu: 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 moles ya mchanganyiko wa gesi. Mlinganyo utakuwa rahisi, yaani P_jumla = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.

Hatua ya 3. Hesabu shinikizo lote la mchanganyiko wa gesi

Fanya kuzidisha: 0.9 * 0.0821 * 310/2 = moles 11.45, zaidi au chini.

Hatua ya 4. Hesabu uwiano wa kila gesi inayounda mchanganyiko

Ili kuhesabu idadi ya kila gesi kwenye mchanganyiko, gawanya idadi ya moles ya kila gesi na jumla ya moles.

Kuna moles 0.4 ya nitrojeni, kwa hivyo sampuli 0.4 / 0.9 = 0.44 (asilimia 44), zaidi au chini.
Kuna moles 0.3 ya nitrojeni, kwa hivyo 0.3 / 0.9 = 0.33 (asilimia 33) ya sampuli, zaidi au chini.
Kuna moles 0.2 ya dioksidi kaboni, kwa hivyo 0.2 / 0.9 = 0.22 (asilimia 22) ya sampuli, zaidi au chini.
Ingawa hesabu ya asilimia iliyokadiriwa hapo juu inarudisha 0.99, thamani halisi ya desimali inajirudia. Hii inamaanisha kuwa baada ya nambari ya decimal nambari ni 9 ambayo inajirudia. Kwa ufafanuzi thamani hii ni sawa na 1, au asilimia 100.