Sådan beregnes damptryk

Hvis du sætter væske ind i et lukket rum, vil molekyler fra overfladen af ​​væsken fordampe, indtil hele rummet er fyldt med damp. Trykket skabt af fordampningsvæsken kaldes damptrykket. At kende damptrykket ved en bestemt temperatur er vigtigt, fordi damptrykket bestemmer et væskes kogepunkt og er relateret til, når en brændbar gas vil brænde. Hvis dampen af ​​en væske på din placering er sundhedsskadelig, hjælper damptrykket dig med at bestemme, hvor meget væsken bliver gas i en given tid, og derfor om luften vil være farlig at trække vejret. De to ligninger, der bruges til at estimere damptryk af en ren væske, er Clausius-Clapeyron-ligningen og Antoine-ligningen.

Clausius-Clapeyron-ligningen

Mål temperaturen på din væske ved hjælp af et termometer eller termoelement. I dette eksempel vil vi se på benzen, et almindeligt kemikalie, der bruges til at lave flere plastmaterialer. Vi bruger benzen ved en temperatur på 40 grader Celsius eller 313,15 Kelvin.

Find den latente fordampningsvarme for din væske i et datatabell. Dette er mængden af ​​energi, det kræver at gå fra en væske til en gas ved en bestemt temperatur. Den latente varme ved fordampning af benzen ved denne temperatur er 35.030 Joules per mol.

Find Clausius-Clapeyron-konstanten for din væske i en datatabel eller fra separate eksperimenter, der måler damptryk ved forskellige temperaturer. Dette er kun en integrationskonstant, der kommer fra at gøre beregningen brugt til at udlede ligningen, og den er unik for hver væske. Damptrykskonstanter refereres ofte til tryk målt i millimeter kviksølv eller mm Hg. Konstant for damptrykket af benzen i mm Hg er 18,69.

Brug Clausius-Clapeyron Equation til at beregne damptrykets naturlige log. Clausius-Clapeyron ligningen siger, at damptrykets naturlige log er lig med -1 multipliceret med fordampningsvarmen divideret med den ideelle gaskonstant, divideret med væskens temperatur plus en konstant unik for væsken.) For dette eksempel med benzen ved 313,15 grader Kelvin er den naturlige log af damptrykket -1 multipliceret med 35.030 divideret med 8.314 divideret med 313,15 plus 18,69, hvilket svarer til 5.235.

Beregn damptrykket af benzen ved 40 grader Celsius ved at evaluere den eksponentielle funktion ved 5.235, som er 187.8 mm Hg eller 25.03 kilopascals.

Antoine Equation

Find Antoine-konstanterne for benzen ved 40 grader Celsius en datatabel. Disse konstanter er også unikke for hver væske, og de beregnes ved at anvende ikke-lineære regressionsteknikker på resultaterne fra mange forskellige eksperimenter, der måler damptrykket ved forskellige temperaturer. Disse konstanter refereret til mm Hg for benzen er 6.90565, 1211.033 og 220.790.

Brug Antione Equation til at beregne basen 10 log af damptrykket. Antoine-ligningen, der anvender tre konstanter, der er unikke for væsken, siger, at damptrykets 10 logbog svarer til den første konstant minus mængden af ​​den anden konstant divideret med summen af ​​temperatur og den tredje konstant. For benzen er dette 6,90565 minus 1211.033 divideret med summen af ​​40 og 220.790, hvilket svarer til 2.262.

Beregn damptrykket ved at hæve 10 til effekten 2.262, hvilket svarer til 182,8 mm Hg eller 24,37 kilopascals .

Tip

Hverken det totale volumen eller andre gasser i samme rum som f.eks. luft påvirker fordampningsgraden og det resulterende damptryk, så de ikke påvirker damptrykket beregning.

Blandingens damptryk beregnes med Raoults lov, som tilføjer damptrykket af de enkelte komponenter multipliceret med deres molfraktion.

Advarsel

Clausius- Clapeyron og Antoine ligninger giver kun estimater af damptrykket ved en bestemt temperatur. Hvis du ved, at det præcise damptryk er nødvendigt for din ansøgning, skal du måle det.