Skillnad mellan partialtryck och ångtryck

Delvis tryck och ångtryck är vanligen vetenskapliga termer relaterade till mängden tryck som utövas av systemkomponenter, men deras identitet kan vara förvirrande för andra. Det finns en klar skillnad mellan dessa villkor, inklusive deras effekter och identitet. Denna artikel kommer att fördjupa mer om skillnaderna mellan dessa villkor. Det kommer också att innehålla några exempel för att demystifiera tillämpningarna av dessa.

Låt oss börja med att markera begreppet tryck innan vi kan dyka upp i skillnaden mellan ånga och partialtryck. Tryck definieras vetenskapligt som den kraft som appliceras per enhetsarea på ett objekt eller en substans. Det kan också definieras som den kraft som appliceras av de kolliderande partiklarna på varandra och det mäts ofta med användning av Pascal. Vid kollision av partiklar används gasekvationen och kinetisk teori för gaser för att beräkna trycket.

Vad är ångtryck?

Ångtryck kan tillämpas på flytande eller fasta faser. Det är trycket som utövas av ångan i dess termodynamiska jämvikt på dess vätska eller fasta tillstånd vid en given temperatur i ett slutet system när både ångan och vätskan (fast) är i kontakt. Detta tryck uppstår som en följd av förångning, vilket aktiveras av en ökad värme på fastämnet eller vätskan. Sålunda används temperaturen som förångningsförmågan och den är direkt proportionell mot ångtrycket. Detta innebär att ju högre temperaturen är, desto högre är ångtrycket.

Under förångningen flyger luftmolekylerna som ett resultat av den högre kinetiska energin till luften i ett slutet system. Därefter uppstår ångtrycket mellan ångan och dens kondenserade form av vätska (fast) i jämvikt. I lösningar där de intermolekylära krafterna är svagare tenderar ångtrycket att vara mer och omvänt i lösningar där de intermolekylära krafterna är starkare är ångtrycket mindre.

Ångtrycket kan också förekomma i ideala blandningar som förklaras av Raoults lag. Den anger att partialdamptrycket för en viss komponent i en flytande eller fast blandning är lika med ångtrycket för den komponenten multiplicerad med sin molfraktion i den blandningen vid en given temperatur. Exemplet nedan kommer att illustrera det.

Exempel 1.

Givet en ideell blandning av 0,5 mol. etanol och 1,5 mol. metanol med ångtrycket av 30 kPa respektive 52 kPa bestämmer partiell ångtryck för varje komponent.

Lösning:

Det totala antalet mol är 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. Enligt Raoults lag är det partiella ångtrycket lika med ångtrycket multiplicerat med den molära fraktionen av den speciella komponenten. I detta fall är P_metanol = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa och P_etanol = 0,5 / 2 * 30 = 7,5 kPa.

När du har partiella ångtryck av komponenterna i blandningen kan du få det totala ångtrycket genom att lägga dem ihop. I detta avseende ger 7,5 + 39 46,5KPa totalt ångtryck av blandningen av etanol och metanollösningar.

Faktorer som påverkar ångtrycket

Molekylernas identitet

Såsom redan nämnts bestämmer typerna av molekylära krafter mängden ångtryck som skall utövas. Om krafterna är starkare framträder mindre ångtryck, och om svagare, så uppstår mer ångtryck. Därför påverkar kompositionen av vätskan eller fastämnet ångtrycket.

Temperatur

Högre temperatur leder till högre ångtryck eftersom det aktiverar mer kinetisk energi för att bryta de molekylära krafterna så att molekylerna snabbt kan komma bort från den flytande ytan. När ångtrycket (mättat ångtryck) motsvarar det yttre trycket (atmosfärstryck) börjar vätskan koka. En lägre temperatur kommer att resultera i lågt ångtryck och det tar tid för vätskan att koka.

Daltons lag av deltryck

Vad är partialtryck?

Tanken om partiell tryck föreslogs först av den kända forskaren John Dalton. Det födde sin delpreslover som säger att det totala trycket som utövas av en ideell blandning av gaser är lika med summan av partialtrycket hos enskilda gaser. Säg att en viss behållare är fylld med väte, kväve och syre gaser, det totala trycket, P_TOTAL, kommer att vara lika med summan av syre, kväve och väte. Partiellt tryck av någon gas i den blandningen beräknas genom multiplicering av det totala trycket med den molära fraktionen av den individuella gasen.

I ett nötskal är partialtrycket trycket som utövas av en viss gas i blandningen som om den verkar ensam i systemet. Således ignorerar du andra gaser vid bestämning av partialtrycket hos en enskild gas. Denna teori kan verifieras genom att injicera, säg 0,6atm O₂ i en 10,0 liter behållare vid 230K och injicera sedan 0,4atm N₂ i en identisk behållare av samma storlek vid samma temperatur och sedan slutligen kombinera gaserna för att mäta det totala trycket; det kommer att vara summan av de två gaserna. Detta förklarar tydligt partialtrycket hos en enskild gas i en blandning av icke-reaktiva gaser.

Beräkning av partialtrycket

Att beräkna partialtrycket är en absolut bris eftersom Daltons lag [1] innehåller bestämmelser för detta. Det beror på den typiska informationen som tillhandahålls. Om till exempel det totala trycket ges för en blandning av gas A och B såväl som trycket av gas A, kan partialtrycket av B beräknas med användning av P_TOTAL = P_en + P_B. Resten är algebraiska manipuleringar. Men i ett fall där endast det totala trycket i blandningen har givits kan du använda den molära fraktionen av gas B för att bestämma är partialtryck. Den molära fraktionen, betecknad med X, kan hittas genom att dividera molen av gas B med de totala molerna av gasblandningen. Då för att hitta partialtrycket multiplicerar du den molära fraktionen, X, med det totala trycket. I exemplet nedan framgår det.

Exempel 2.

En blandning av kväve och syre med 2,5 mol respektive 1,85 mol injiceras i en 20,0 liter behållare med ett totalt tryck av 4atm; beräkna det partialtryck som utövas av syrgasen.

Lösning:

Det totala antalet mol i blandningen är 2,5 + 1,85 = 4,35 mol. Så den molära fraktionen av syre, X_o, kommer att vara 1,85 mol / 4,35 mol = 0,425 mol. Det partiella trycket av syre kommer att vara 0,425 * 4atm = 1,7atm. Delstrycket för den återstående gasen kan beräknas enligt samma tillvägagångssätt eller kan beräknas med hjälp av syrgasen och det totala trycket som utarbetats av Dalton's Partial Presses lag att det totala trycket av icke reaktiva gaser är lika med summan av partialtrycket.

Skillnad mellan ånga och partialtryck

Av ovanstående förklaringar är det uppenbart att ångtryck och partialtryck är två separata tryck. Ångtryck gäller för flytande och fasta faser medan partialtrycket gäller för gasfasen. Ångtrycket utövas i fasövergång efter att tillräcklig värme har tillsatts till lösningen vilket leder till att dess molekyler flyr i ett slutet system.

Huvudskillnaden mellan partialtryck och ångtryck är att partialtrycket är trycket som utövas av en enskild gas i en blandning som om den var ensam i det systemet, medan ångtrycket hänför sig till trycket som utövas av ångan i dess termodynamiska jämvikt med dess kondenserade tillstånd av flytande eller fast substans. Tabellen nedan ger en kortfattad jämförelse av dessa tryck.

Ångtryck	Delvis tryck
Det utövas av flytande eller fast ånga i dens kondenserade fas i jämvikt	Den utövas av enskilda gaser i en icke-reaktiv gasblandning
Väl förklarad av Raoults lag	Väl förklarad av Daltons lag
Gäller i fasta och flytande faser	Gäller endast i gasfaser
Oberoende av ytan eller systemets volym	Beräknat med gaserna i samma volym
Beräknat med användning av molfraktionen av lösningsmedlet	Beräknat med användning av molns fraktion av gasen

Sammanfatta!

Ångtryck och partialtryck är två viktiga vetenskapliga termer som används för att bestämma effekterna av de krafter som respektive ångan och gaserna applicerar i ett givet slutet system vid speciella temperaturer. Deras huvudsakliga skillnad är tillämpningsområdet med ångtrycket som appliceras på flytande eller fasta faser, medan partialtrycket appliceras på en individuell gas i en blandning av ideala gaser i en given volym.

Deltrycket beräknas enkelt genom att följa Daltons lag för deltryck, medan ångtrycket beräknas genom att tillämpa Raoults lag. I en given blandning utövar varje gaskomponent sitt eget tryck, vilket kallas partialtrycket oberoende av andra gaser. Och när du dubblar molen av någon komponent med den återstående temperaturen konstant, kommer du att öka sitt partialtryck. Enligt Clausius-Clapeyron-förhållandet [2] ökar ångtrycket när temperaturen ökar.

Med ovannämnda information ska du kunna skilja mellan ångtryck och partialtryck. Du bör också kunna beräkna dem med hjälp av de molära fraktionerna och multiplicera med det totala trycket. Vi har gett dig typiska exempel för att utarbeta tillämpningen av dessa tryck.