Conseils utiles

Pression partielle

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Puisque la pression partielle et le volume partiel sont des concepts liés aux mélanges de gaz, nous déterminons d’abord ce qu'est un mélange de gaz parfaits. Ainsi, un mélange de gaz est une combinaison de plusieurs gaz différents qui n'entrent pas en réaction chimique dans des conditions données. Dans d'autres conditions (augmentation de la pression, par exemple), les mêmes gaz peuvent réagir chimiquement. Les mélanges sont caractérisés par une quantité physique telle que la concentration en poids du gaz, qui est un composant du mélange, avec:

où N est le nombre total de gaz différents dans le mélange,

et concentration molaire en gaz du mélange, avec:

où $ < nu> _i $ est le nombre de moles de $ i-ème $ gaz dans le mélange.

Qu'est-ce qu'une pression partielle?

La pression partielle est une caractéristique de l'état des composants d'un mélange de gaz parfaits.

Pression partielle $ (p_) Le $ i-ème $ gaz dans le mélange est appelé la pression que créerait ce gaz si, en plus, tous les autres gaz étaient absents, mais que le volume et la température restaient inchangés.

où $ V- $ volume du mélange, $ T $ - température du mélange. Il convient de noter ici qu'en raison de l'égalité des énergies cinétiques moyennes des molécules des mélanges, on peut parler d'égalité de température de tous les composants des mélanges à l'état d'équilibre thermodynamique.

La pression d'un mélange de gaz parfaits p est déterminée par la loi de Dalton:

Par conséquent, la pression partielle peut être exprimée comme suit:

Quel est le volume partiel

Un autre paramètre important de l'état d'un mélange de gaz est le volume partiel.

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Le volume partiel de gaz V_i $ i-th $ dans le mélange est le volume qu'il aurait si les tous les autres gaz étaient retirés du mélange à température et volume constants:

Pour un mélange de gaz parfaits, la loi d'Amag est la suivante:

En effet, si nous exprimons $ < nu> _i $ de (6) et le substituons dans (4), nous obtenons

Le volume partiel peut être calculé par la formule:

Les paramètres d'état d'un mélange de gaz parfaits obéissent à l'équation de Mendeleev-Klaiperon sous la forme suivante:

où tous les paramètres de l'équation (9) se rapportent au mélange dans son ensemble.

Ou l'équation (9) est parfois plus pratique d'écrire sous cette forme:

où $ R_= frac<< mu> _> = R sum limits ^ N_< frac<< mu> _i >> $ est la constante de gaz spécifique du mélange.

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Tâche: À 290 K, un navire de 1 M $ ^ 3 $ contient 0,5 $ < cdot 10> ^ <-3> $ kg d’hydrogène et 0,10 $ < cdot 10> ^ <-3> $ kg d’hélium. . Trouvez la pression partielle d'hélium et la pression du mélange.

Trouvez le nombre de moles pour chaque composant du mélange en utilisant la formule:

puis le nombre de moles d'hydrogène dans le mélange, si l'on utilise le tableau périodique, on constate que la masse molaire d'hydrogène est $ < mu> _= 2 cdot <10> ^ <-3> frac<кг><моль>$:

Nous utilisons l'équation de Mendeleev-Klaiperon pour trouver les pressions partielles de chaque composant du mélange:

Puis la pression d'hydrogène:

Nous calculons la pression partielle d'hydrogène:

De même, on retrouve la pression partielle de l'hélium:

Nous trouvons la pression du mélange comme la somme des pressions de ses composants:

Par conséquent, la pression du mélange est égale à:

Réponse: La pression partielle de l'hélium est de 60,25 $ Pa, la pression du mélange est de 662,75 $ Pa.

Tâche: Le mélange de gaz contient 0,5 kg $ O_2 $ et 1 kg $ CO_2 $. Déterminez le volume que le mélange de gaz prendra à une pression d'une atmosphère, si les gaz sont considérés comme idéaux. Prendre la température du mélange égale à 300 K.

Trouvez la masse du mélange de gaz:

Trouver les composants de masse du mélange $ g_i $:

Nous calculons la constante de gaz du mélange:

L'expression pour le volume du mélange obtenu à partir de l'équation de Mendeleev-Klaiperon:

Calculons le volume, étant donné que p = 1 atm. = $ <10> ^ 5Pa $:

Réponse: Le mélange occupe un volume de 0,9 M $ ^ 3. $

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Mélanges de gaz idéaux

Pour un gaz idéal, la pression partielle dans le mélange est égale à la pression qui serait exercée si ce volume occupait le même volume que le mélange gazeux complet à la même température. La raison en est que, par définition, les forces d’attraction ou de répulsion n’agissent pas entre les molécules d’un gaz idéal, leurs collisions entre elles et avec les parois du vaisseau sont absolument élastiques et le temps d’interaction entre les molécules est négligeable par rapport au temps moyen entre les collisions. Dans la mesure où les conditions d’un mélange de gaz réel sont proches de cet idéal, la pression totale du mélange est égale à la somme des pressions partielles de chaque gaz du mélange, telle que définie par la loi de Dalton. Par exemple, étant donné un mélange de gaz idéal à partir d’azote (N2), hydrogène (H2) et d'ammoniac (NH3):

P = P 2 + P H 2 + P N H 3 < style d'affichage P = P _ << mathrm > _ <2 >> + P_ << mathrm > _ <2 >> + P_ << mathrm > _ <3> >>, où:

P N 2 < displaystyle P _ << mathrm > _ <2> >> = pression partielle d'azote (N2)

P H 2 < displaystyle P _ << mathrm > _ <2> >> = pression partielle d'hydrogène (H2)

P N H 3 < displaystyle P _ << mathrm > _ <3> >> = pression partielle d'ammoniac (NH3)

Mélanges de gaz idéaux

La fraction molaire des composants individuels du gaz dans un mélange de gaz idéal peut être exprimée dans les pressions partielles des composants ou en moles des composants:

x i = P i p = n i n < displaystyle x _ < mathrm > = < frac >>

> = < frac >>>>

et la pression partielle des composants individuels du gaz dans un gaz idéal peut être obtenue en utilisant l'expression suivante:

P i = x i ⋅ P < displaystyle P _ < mathrm > = x_ < mathrm > cdot P>, où:

La fraction molaire d'un composant individuel dans le mélange gazeux est égale à la fraction volumique de ce composant dans le mélange gazeux.

Regarde la vidéo: Pression partielle : Exemple de calcul (Octobre 2020).

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