Osarõhu ja aururõhu erinevus

Osarõhk ja aururõhk on süsteemikomponentide avaldatava rõhu suurusega seotud teaduslikud terminid, kuid nende identiteet võib teistele segadusse ajada. Neid mõisteid, sealhulgas nende mõju ja identiteeti, saab selgelt eristada. Selles artiklis käsitletakse lähemalt nende mõistete erinevusi. See sisaldab ka mõnda näidet nende rakenduste demüstifitseerimiseks.

Alustame rõhutamise rõhutamist, enne kui saame uurida auru ja osarõhu erinevust. Rõhk on teaduslikult määratletud kui jõud, mis avaldub objektile või ainele pindalaühiku kohta. Seda võib määratleda ka kui kokkupõrgete osakeste üksteisele rakendatavat jõudu ja seda mõõdetakse sageli Pascali abil. Osakeste kokkupõrke korral kasutatakse rõhu arvutamiseks gaasivõrrandit ja gaaside kineetilist teooriat.

Mis on aururõhk??

Aururõhku saab rakendada vedela või tahke faasi korral. See on rõhk, mille aurud avaldavad termodünaamilises tasakaalus vedelale või tahkele olekule teatud temperatuuril suletud süsteemis, kui nii aur kui ka vedelik (tahke) on kontaktis. See rõhk tekib aurustumise tagajärjel, mida võimaldab tahke aine või vedeliku suurenenud kuumus. Seega kasutatakse temperatuuri aurustumise mõõtmena ja see on otseselt võrdeline aururõhuga. See tähendab, et mida kõrgem temperatuur, seda kõrgem on aururõhk.

Aurustumise ajal väljuvad õhumolekulid suurema kineetilise energia tagajärjel õhku suletud süsteemis. Kui see on tasakaalus, tekib aururõhk selle ja selle kondenseerunud vedeliku (tahke) vormi vahel. Lahendustes, kus molekulidevahelised jõud on nõrgemad, kipub aururõhk olema suurem, ja vastupidi, lahendustes, kus molekulidevahelised jõud on tugevamad, on aururõhk väiksem.

Aururõhk võib esineda ka ideaalsetes segudes, nagu on selgitatud Raoulti seaduses. Selles öeldakse, et konkreetse komponendi osaline aururõhk vedelas või tahkes segus on võrdne selle komponendi aururõhuga, mis on korrutatud selle mooliosaga selles segus antud temperatuuril. Allpool toodud näide illustreerib seda.

Näide 1.

Arvestades ideaalset segu 0,5 mol. etanool ja 1,5 mol. metanool aururõhuga vastavalt 30KPa ja 52KPa, määravad iga komponendi osalise aururõhu.

Lahendus:

Moolide koguarv on 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. Raoult 'seaduse kohaselt võrdub osaline aururõhk aururõhuga, mis on korrutatud selle konkreetse komponendi molaarfraktsiooniga. Sel juhul on P_metanool = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa ja P_etanool = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.

Kui segu koostises on komponentide osalised aururõhud, saate kogu aururõhu saada, liites need kokku. Sellega seoses annab 7,5 + 39 etanooli ja metanooli lahuste segu kogu aururõhu 46,5KPa.

Aururõhku mõjutavad tegurid

Molekulide identiteet

Nagu eespool juba mainitud, määravad molekulaarsete jõudude tüübid avaldatava aururõhu suuruse. Kui jõud on tugevamad, tekib vähem aururõhku ja kui nõrgem, siis tekib suurem aururõhk. Seetõttu mõjutab vedeliku või tahke aine koostis aururõhku.

Temperatuur

Kõrgem temperatuur põhjustab kõrgemat aururõhku, kuna see aktiveerib rohkem kineetilist energiat, et molekulaarjõud puruneda, nii et molekulid pääseksid kiiresti vedeliku pinnalt. Kui aururõhk (küllastunud aururõhk) võrdub välisrõhuga (atmosfäärirõhk), hakkab vedelik keema. Madala aururõhu korral on temperatuur madalam ja vedeliku keemiseni kulub aega.

Daltoni osalise surve seadus

Mis on osaline rõhk?

Osalise rõhu idee pakkus esmakordselt välja tuntud teadlane John Dalton. See sünnitas tema osalise rõhu seaduse, milles öeldakse, et ideaalse gaaside segu avaldatav kogurõhk on võrdne üksikute gaaside osarõhkude summaga. Ütleme, et konkreetne anum on täidetud vesiniku, lämmastiku ja hapniku gaasidega, üldrõhk P_KOKKU, võrdub hapniku, lämmastiku ja vesiniku summaga. Selles segus sisalduva gaasi osarõhk arvutatakse, korrutades kogu rõhu üksiku gaasi molaarosaga.

Lühidalt - osarõhk on rõhk, mille avaldab segu konkreetne gaas, justkui see toimiks süsteemis üksinda. Seega ignoreerite üksiku gaasi osarõhu määramisel teisi gaase. Seda teooriat saab kontrollida süstides näiteks 0,6 atm O₂ 10,0 liitrisesse mahutisse 230 K juures ja seejärel 0,4atm N₂ sama temperatuuriga samas suurusjärgus mahutis ja ühendage seejärel gaasid kogurõhu mõõtmiseks; see on kahe gaasi summa. See seletab selgelt üksiku gaasi osarõhku mittereageerivate gaaside segus.

Osarõhu arvutamine

Osarõhu arvutamine on absoluutne imelihtne, kuna Daltoni seadus [1] näeb seda ette. See sõltub esitatud tüüpilisest teabest. Kui näiteks antakse nii gaaside A ja B segu kui ka gaasi A rõhk, saab B osarõhu arvutada P abil_KOKKU = P_A + Lk_B. Ülejäänud on algebralised manipulatsioonid. Kuid juhul, kui on antud ainult segu üldrõhk, võite osarõhu määramiseks kasutada gaasi B molaarfraktsiooni. X-ga tähistatud molaarfraktsiooni saab leida, jagades gaasi B moolid gaasisegu kogu moolidega. Seejärel osarõhu leidmiseks korrutatakse molaarfraktsioon X kogurõhuga. Allpool toodud näide täpsustab seda.

Näide 2.

Lämmastiku ja hapniku segu, vastavalt 2,5 mooli ja 1,85 mooli, süstitakse 20,0 liitrisesse mahutisse üldrõhuga 4atm; arvutage hapniku gaasi osarõhk.

Lahendus:

Moolide koguarv segus on 2,5 + 1,85 = 4,35 mooli. Niisiis, hapniku molaarfraktsioon, X_o, on 1,85 mooli / 4,35 mooli = 0,425 mooli. Hapniku osarõhk on 0,425 * 4atm = 1,7atm. Ülejäänud gaasi osarõhku saab arvutada sama lähenemisviisi järgi või arvutada hapnikugaasi ja kogurõhu abil, nagu on täpsustatud Daltoni osalise rõhu seaduses, mille kohaselt mittereageerivate gaaside kogurõhk võrdub osalised rõhud.

Aurude ja osarõhu erinevus

Ülaltoodud selgituste põhjal on ilmne, et aururõhk ja osarõhk on kaks erinevat rõhku. Aururõhk kehtib vedelal ja tahkel faasil, osaline rõhk aga gaasilisel faasil. Aururõhk avaldub faasiülekandes pärast seda, kui lahusele on lisatud piisavalt soojust, mis viib selle molekulide väljumiseni suletud süsteemis..

Osarõhu ja aururõhu peamine erinevus seisneb selles, et osarõhk on rõhk, mille avaldab segu üksikgaas, justkui oleks see süsteem selles süsteemis üksi, aururõhk aga rõhk, mida aur avaldab selle termodünaamilises tasakaalus selle kondenseerunud olek vedelas või tahkes olekus. Allpool olev tabel annab nende survete lühikese võrdluse.

Auru rõhk	Osaline rõhk
Seda eraldab tasakaalustatud kondenseerunud faasis vedel või tahke aur	Seda mõjutavad üksikud gaasid mittereageerivas gaasisegus
Raoulti seadusega hästi lahti seletatud	Hästi seletatud Daltoni seadusega
Kasutatav tahkes ja vedelas faasis	Kohaldatav ainult gaasilises faasis
Sõltumata süsteemi pindalast või ruumalast	Arvutatud sama mahu gaaside abil
Arvutamisel kasutatakse lahustunud aine moolifraktsiooni	Arvutatud gaasi moolifraktsiooni abil

Tõmba otsad kokku!

Aururõhk ja osarõhk on kaks olulist teaduslikku terminit, mida kasutatakse vastavalt aurude ja gaaside rakendatavate jõudude mõjule suletud süsteemis kindlatel temperatuuridel. Nende peamine erinevus on kasutusala vedelale või tahkele faasile rakendatava aururõhuga, samas kui osarõhk rakendatakse üksikule gaasile ideaalgaaside segus antud mahus.

Osarõhku arvutatakse hõlpsalt, järgides Daltoni osalise rõhu seadust, aururõhu arvutamiseks aga Raoult'i seadust. Mis tahes antud segus avaldab iga gaasikomponent oma rõhku, mida nimetatakse teistest gaasidest sõltumatuks osarõhuks. Ja kahekordistades mis tahes komponendi mooli, kui temperatuur püsib konstantsena, suurendate selle osarõhku. Clausius-Clapeyroni suhte [2] kohaselt tõuseb temperatuuri tõustes aururõhk.

Eespool nimetatud teabe abil peaksite suutma eristada aururõhku ja osarõhku. Samuti peaksite neid saama arvutada, kasutades molaarfraktsioone ja korrutades kogurõhuga. Oleme teile avaldanud tüüpilisi näiteid, kuidas nende survete rakendamist täpsustada.