Ο νόμος του Dalton για τη μερική πίεση

Ο νόμος της μερικής πίεσης του Dalton έχει πολλές εφαρμογές. Είναι μια από τις πιο συμβατικές μεθόδους μέτρησης της πίεσης που ασκούν δύο αέρια και υπολογισμού της μερικής και της ολικής πίεσης.

Με τη βοήθεια αυτού του νόμου, καταλαβαίνουμε ότι η πίεση σε ένα δοχείο που αποτελείται από ένα μείγμα αερίων θα μπορούσε να βρεθεί με τον υπολογισμό του αθροίσματος των μερικών πιέσεων καθενός από αυτά τα αέρια.

Μερική πίεση

Η μερική πίεση μεταξύ αυτών των αερίων ασκείται μεμονωμένα μόνο όταν καταλαμβάνουν τον όγκο του μείγματος στην ίδια θερμοκρασία.

Μπορούμε λοιπόν να πούμε νόμος Dalton μας επιτρέπει να βρούμε την πίεση που ασκούν δύο αέρια σε ένα δοχείο.

Ενώ ζητάτε από τον ιδιοκτήτη του τοπικού καταστήματος ελαστικών να ελέγξει την πίεση των ελαστικών σας, έχετε σκεφτεί ποτέ τι κάνει; Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι χρησιμοποιούν ένα μετρητή ελαστικών για να μετρήσουν την πίεση στο σωλήνα του ελαστικού σας.

Γιατί ακριβώς;

• Επειδή τους βοηθά να μετρούν και να προσαρμόζουν τις φυσικές ιδιότητες ενός μεγάλου αριθμού αερίων στα ελαστικά μας και να διατηρούν τη σωστή πίεση, αυτό δεν είναι δυνατό να διαπιστωθεί με κάποια άλλη μέθοδο.
• Σε αυτό το είδος μοριακού επιπέδου, η πίεση που μετράμε προέρχεται από τη δύναμη των μεμονωμένων μορίων αερίου που συγκρούονται με άλλα αντικείμενα (σε αυτήν την περίπτωση, τα τοιχώματα του σωλήνα του ελαστικού.) Εδώ είναι ο νόμος του Dalton μερικών πιέσεων εφαρμόζεται.
• Ο John Dalton, ένας Άγγλος χημικός, δήλωσε «Ο νόμος του Dalton για τη μερική πίεση».
• Νόμος του Ντάλτον (ή Νόμος του Ντάλτον μερικής πίεσης) έχει υιοθετηθεί ως η καθολική μέθοδος για τον υπολογισμό της μερικής και της ολικής πίεσης των αερίων.
• Ο νόμος του Dalton επίσης δεν προϋποθέτει καμία χημική αλληλεπίδραση μεταξύ των συστατικών αερίων.

Η μερική πίεση ενός αερίου

Ολόκληρη η σκέψη για αυτή τη θεωρία συνέβη στον John Dalton όταν ήταν σε διακοπές και ο καιρός ήταν πολύ υγρός. Αυτό τον έκανε να αμφισβητήσει την υγρασία και τα σωματίδια στον αέρα.

Σε αυτή την παρατήρηση, συνειδητοποίησε ότι κάθε αέριο έχει μια ξεχωριστή συμπεριφορά σε ένα μείγμα αερίων. Η παρατήρηση θα μπορούσε να συνοψιστεί στην ακόλουθη δήλωση –

Εάν υπάρχει ένα δοχείο που περιέχει 10 μόρια αζώτου, θα υπάρχουν ανεξάρτητα. Εάν προσθέταμε 10 μόρια οξυγόνου σε αυτό το δοχείο, η πίεση θα αυξανόταν στα 20 mmHg. Αν αφαιρούσαμε 5 μόρια οξυγόνου από αυτό το δοχείο, θα είχαμε 10 μόρια αζώτου και 5 μόρια οξυγόνου και η πίεση θα μειωνόταν στα 15 mmHg.

Παρόλο που ο αριθμός των σωματιδίων έχει αλλάξει, κάθε σωματίδιο θα εξακολουθεί να πετάει γύρω και να χτυπά τα τοιχώματα του δοχείου, συμβάλλοντας μεμονωμένα στην πίεση του δοχείου χωρίς ωστόσο να παρεμβαίνει καθόλου με άλλα σωματίδια. Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερα σωματίδια αερίου υπάρχουν σε ένα δοχείο, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση σε αυτό το δοχείο. Ταυτόχρονα, όσο χαμηλότερα σωματίδια, τόσο χαμηλότερη είναι η πίεση.

Η μεμονωμένη πίεση και από τα δύο αυτά αέρια αναφέρεται σε μερική πίεση.

Τι είναι ο νόμος των μερικών πιέσεων του Dalton – Μια εξήγηση

Καθώς ο Ντάλτον κατανοούσε τις μερικές πιέσεις, το φαινόμενο πήρε το όνομά του.

Σύμφωνα με το νόμο του Dalton, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένα μείγμα γεμάτο με πολλαπλά αέρια ασκεί μερική πίεση το ένα στο άλλο. Η συνολική πίεση ισούται με το άθροισμα των μερικών πιέσεων που ασκεί κάθε αέριο.

Αυτή η μερική πίεση που εκπέμπεται από αυτά τα αέρια που υπάρχουν στα δοχεία 1 και 2 είναι η πίεση που θα μπορούσε να ασκηθεί από αυτά τα αέρια μεμονωμένα εάν καταλάμβαναν τον όγκο του μείγματος στην ίδια θερμοκρασία.

Σε μια τέτοια περίπτωση, ένα μόνο αέριο, χωρίς να επηρεάζει την πίεση, διαστέλλεται για να γεμίσει το δοχείο. Με αυτή τη συμπεριφορά μεταξύ των αερίων, ανακαλύπτουμε ότι η πίεση ενός μεμονωμένου αερίου εξαρτάται από τον αριθμό των moles που έχει αυτό το αέριο.

Όχι μόνο αυτό, αλλά εξαρτάται εξίσου από τον όγκο και τη θερμοκρασία του συστήματος.

Ωστόσο, τα διαφορετικά αέρια έχουν τον ίδιο όγκο και θερμοκρασία. Λόγω του λόγου ότι κάθε αέριο στο σχήμα προσθέτει την πίεσή του στο σύστημα, θα μπορούσε να συνοψιστεί σε μια εξίσωση που μας επιτρέπει να βρούμε τη συνολική πίεση αυτού του μείγματος αερίων. Αυτό μπορεί να επεξηγηθεί με:

P σύνολο =P 1 + P 2 + …. + Π n

Σε αυτήν την εξίσωση,

Ptotal =πίεση που ασκείται, P1, P2,…, Pn είναι οι μερικές πιέσεις του πρώτου και του δεύτερου αερίου και n είναι το μείγμα των αερίων «n» στο δοχείο.

Μερικές πιέσεις σε όρους μοριακού κλάσματος

Όταν έχουμε ένα μείγμα αερίων, το μοριακό κλάσμα ενός αερίου ισούται με τον λόγο των μερικών πιέσεων του αερίου προς τη συνολική πίεση που απελευθερώνεται από το αέριο μείγμα.

Το μοριακό κλάσμα έχει επίσης μια άλλη εφαρμογή.

Για να επεξηγήσουμε τη φόρμουλα νόμου του Ντάλτον σε μια εξίσωση, Pi

Xi =Pi / Ptotal  =Vi / Vtotal =ni/ ntotal

Εδώ, 

Χ i =μοριακό κλάσμα 

i =μείγμα αερίων «n»

n =ο αριθμός των σπίλων

P =πίεση

V = τόμος

Συμπέρασμα

Ο νόμος της μερικής πίεσης του Dalton έχει ποικίλες εφαρμογές. Χρησιμοποιείται ακόμη και σε διαδικασίες όπως η απόσταξη με ατμό, ο υπολογισμός της πίεσης του ξηρού αερίου ή ακόμα και ο υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας ως προς τη μερική πίεση (Kp).