Obsah
Ak vložíte tekutinu do uzavretého priestoru, molekuly z povrchu tejto kvapaliny sa odparia, až kým sa celý priestor nenaplní parou. Tlak vytvorený odparovacou kvapalinou sa nazýva tlak pary. Poznanie tlaku pary pri určitej teplote je dôležité, pretože tlak pary určuje bod varu kvapaliny a súvisí s tým, kedy horí horľavý plyn. Ak pary kvapaliny vo vašej lokalite sú nebezpečné pre vaše zdravie, tlak pary vám pomôže určiť, koľko z tejto kvapaliny sa v určitom čase stane plynom, a či teda bude vzduch nebezpečný pri dýchaní. Dve rovnice použité na odhad tlaku pary čistej kvapaliny sú Clausius-Clapeyronova rovnica a Antoínova rovnica.
Clausius-Clapeyronova rovnica
Pomocou teplomeru alebo termočlánku zmerajte teplotu kvapaliny. V tomto príklade sa dobre pozrieme na benzén, bežnú chemikáliu používanú na výrobu niekoľkých plastov. Používajte benzén pri teplote 40 stupňov Celzia alebo 313,15 Kelvinov.
V tabuľke s údajmi nájdete latentné teplo odparovania pre svoju tekutinu. Je to množstvo energie, ktoré je potrebné na prechod z kvapaliny na plyn pri určitej teplote. Latentné teplo odparovania benzénu pri tejto teplote je 35 030 Joulov na mol.
Nájdite Clausius-Clapeyronovu konštantu pre svoju kvapalinu v tabuľke údajov alebo zo samostatných experimentov, ktoré merajú tlak pár pri rôznych teplotách. Toto je iba integračná konštanta, ktorá vychádza z výpočtu počtu použitého na odvodenie rovnice a je jedinečná pre každú tekutinu. Tlakové konštanty pár sa často vzťahujú na tlak meraný v milimetroch ortuti alebo mm Hg. Konštanta pre tlak pár benzénu v mm Hg je 18,69.
Na výpočet prirodzeného denníka tlaku pary použite Clausius-Clapeyronovu rovnicu. Clausius-Clapeyronova rovnica hovorí, že prirodzený log tlaku pary sa rovná -1 vynásobenému vyparovacím teplom, deleným konštantou ideálneho plynu, deleným teplotou kvapaliny a konštantou jedinečnou pre kvapalinu.) V tomto príklade s benzénom pri 313,15 stupňov Kelvina sa prirodzený log tlaku pary -1 vynásobí 35 030, vydelený 8,314, delený 313,15 plus 18,69, čo sa rovná 5 535.
Vypočítajte tlak pár benzénu pri 40 ° C vyhodnotením exponenciálnej funkcie pri 5,235, čo je 187,8 mm Hg alebo 25,03 kilopascalov.
Antoineova rovnica
V tabuľke s údajmi nájdite antoínové konštanty pre benzén pri 40 ° C. Tieto konštanty sú tiež jedinečné pre každú tekutinu a vypočítavajú sa pomocou nelineárnych regresných techník na základe výsledkov mnohých rôznych experimentov, ktoré merajú tlak pár pri rôznych teplotách. Tieto konštanty vztiahnuté na mm Hg pre benzén sú 6,90565, 1211,033 a 220,790.
Na výpočet základnej hodnoty 10 log tlaku pary použite rovnicu Antione. Antoínova rovnica s použitím troch konštánt jedinečných pre kvapalinu hovorí, že báza 10 log tlaku pary sa rovná prvej konštante mínus množstvo druhej konštanty delené súčtom teploty a tretej konštanty. V prípade benzénu je to 6,90565 mínus 1211,033 delené súčtom 40 a 220,790, čo sa rovná 2,262.
Vypočítajte tlak pár zvýšením 10 na výkon 2,262, čo sa rovná 182,8 mm Hg alebo 24,37 kilopascalov.