ווי אזוי צו רעכענען גאז דרוק

ווי אזוי צו רעכענען גאז דרוק

גאז דרוק איז א קריטישער באגריף אין פיזיק און כעמיע וואס ערשיינט אָפט אין וואָכעדיקן לעבן—פון אויטאָ טירעס און LPG צילינדערס ביז אַעראָזאָלן און לאַבאָראַטאָריע פּראָצעסן. פֿאַרשטיין ווי צו רעכענען גאז דרוק העלפֿט אונדז פאָרויסזאָגן ווי אַ גאַז וועט זיך אויפֿפֿירן ווען זײַן באַנד ענדערט זיך, זײַן טעמפּעראַטור פֿלוקטוירט, אָדער זײַן קוואַנטיטעט פֿאַרגרעסערט זיך. דער אַרטיקל דיסקוטירט די דעפֿיניציע פֿון גאז דרוק, די איינסן געניצט, און די הויפּט פֿאָרמולעס געניצט צו רעכענען עס, צוזאַמען מיט ביישפּילן.

1. פֿאַרשטיין גאַז דרוק

גאז דרוק איז די קראַפט פּער איינהייט שטח וואָס גאַז פּאַרטיקלען אויסאיבן ווען זיי קאָלידירן מיט די ווענט פון אַ קאַנטיינער. כאָטש גאַז דערשיינט "ליכט" און נישט קענטיק, באַוועגן זיך גאַז פּאַרטיקלען שנעל און צופֿעליק. די קאָנסטאַנטע קאָליזיעס זענען וואָס שאַפֿן דרוק.

מאטעמאטיש, ווערט דרוק דעפינירט ווי:

פּ = פֿ / א

אינפֿאָרמאַציע:
– פּ = דרוק
– F = קראַפט
– א = שטח פון דער פלאַך (שטח)

אבער, אין דער פראקטיק פון גאז רעכענונגען (ספעציעל אין כעמיע און פיזיק), ווערט דרוק מער אָפט אויסגערעכנט ניצנדיק די אידעאַלע גאז גלייכונג אדער אנדערע גאז געזעצן.

2. אָפט גענוצטע גאַז דרוק איינהייטן

גאז דרוק קען אויסגעדריקט ווערן אין פארשידענע איינהייטן. די פאלגענדע זענען די מערסטע געוויינטלעכע איינהייטן:

1. פּאַסקאַל (פּאַ)
SI איינהייטן. 1 פּאַ = 1 נ/מ².

2. קילאָפּאַסקאַל (kPa)
1 קפּאַ = 1000 פּאַ.

3. אַטמאָספֿערע (atm)
אָפט געניצט אין כעמיע.
1 אַטם = 101325 פּאַ ≈ 101,3 קפּאַ.

4. מ״מ הג אדער טאָר
אָפט געניצט אין בלוטדרוק און וואַקוום עקספּערימענטן.
1 אַטם = 760 מ״מ הג = 760 טאָר.

5. באַר
אָפט געניצט אין אינזשעניריע.
1 באַר = 100 קפּאַ.

איינהייט קאנווערזיע איז וויכטיג פאר קאנסיסטענטע חשבונות. למשל, אויב איר ניצט די אידעאלע גאז גלייכונג און ניצט R אין איינהייטן פון L·atm/mol·K, דאן זאל דער דרוק זיין אין atm, דער פארנעם אין ליטער, און די טעמפעראטור אין קעלווין.

3. גרונטלעכע גאז געזעצן פארן אויסרעכענען דרוק

א) בויל'ס געזעץ (דרוק קעגן באַנד)

בויל'ס געזעץ זאגט אז ביי א קאנסטאנטער טעמפעראטור און א קאנסטאנטער מאס גאז, איז דרוק פארקערט פראפארציאנעל צום פארנעם:

פּ₁V₁ = פּ₂V₂

אינפֿאָרמאַציע:
– P₁, V₁ = אנפאנגס דרוק און פארנעם
– P₂, V₂ = לעצטער דרוק און באַנד

קאָנטעקסט:
א גאז איז אין א פיסטאן מיט א דרוק פון 2 אטמ'ס און א פארנעם פון 3 ליטער. דער גאז ווערט צוזאמענגעדריקט ביז זיין פארנעם ווערט 1,5 ליטער ביי א קאנסטאנטער טעמפעראטור. וואס איז דער לעצטער דרוק?

ניצט די פאָרמולע:
פּ₁V₁ = פּ₂V₂
2 אַטם × 3 ל = P₂ × 1,5 ל
6 = 1,5P₂
P₂ = 4 אַטם

אַזוי, דער לעצטער דרוק איז 4 אַטם.

ב) גיי-לוסאק'ס געזעץ (דרוק קעגן טעמפעראטור)

אויב דער באַנד און די מאָס גאַז בלייבן קאָנסטאַנט, איז דער דרוק גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צו דער אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור (קעלווין):

פּ₁ / ט₁ = פּ₂ / ט₂

אינפֿאָרמאַציע:
– ט מוז זיין אין קעלווין (K), נישט צעלזיוס.

קאָנטעקסט:
דער דרוק פון א גאז אין א צילינדער איז 1,5 אטמ. ביי 27°C. דער צילינדער ווערט געהייצט צו 127°C, אבער זיין פארנעם בלייבט קאנסטאנט. וואס איז דער לעצטער דרוק?

קאָנווערטירן טעמפּעראַטור צו קעלווין:
ט₁ = 27 + 273 = 300 ק
ט₂ = 127 + 273 = 400 ק

צייל:
פּ₁/ט₁ = פּ₂/ט₂
1,5/300 = P₂/400
P₂ = 1,5 × (400/300) = 2,0 אַטם

דער לעצטער דרוק איז 2 אַטמ.

ג) קאָמבינירטער גאַז געזעץ (בויל + טשאַרלס + גיי-לוסאַק)

אויב די סומע פון ​​גאַז בלייבט קאָנסטאַנט אָבער דער דרוק, באַנד און טעמפּעראַטור קענען אַלע טוישן:

(P₁V₁) / T₁ = (P₂V₂) / T₂

דאָס איז ספּעציעל נוצלעך פֿאַר פֿאַלן וואָס אַרייַננעמען ענדערונגען אין טעמפּעראַטור און באַנד אין דער זעלביקער צייט.

קאָנטעקסט:
דער גאַז האט אַ דרוק פון 1 אַטם, אַ באַנד פון 2 ליטער, און אַ טעמפּעראַטור פון 300 ק. דערנאָך ענדערט עס זיך צו אַ באַנד פון 3 ליטער און אַ טעמפּעראַטור פון 450 ק. וואָס איז דער לעצטער דרוק?

(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂
(1 × 2)/300 = (P₂ × 3)/450
2/300 = 3P₂/450
0,00667 = 0,00667P₂
P₂ = 1 אַטם

דער לעצטער דרוק בלייבט 1 אַטם.

4. אויסרעכענען דרוק מיט דער אידעאלער גאז גלייכונג

די אידעאלע גאז גלייכונג איז די מערסט אלגעמיינע פארמולע פארן אויסרעכענען גאז דרוק ווען די צאל מאלן איז באקאנט:

פּוו = נר

אויב איר ווילט אויסרעכענען דעם דרוק:

פּ = (nRT) / V

אינפֿאָרמאַציע:
– פּ = דרוק
– V = באַנד
– n = צאָל מאָלן גאַז
– R = גאז קאנסטאנט
– ט = טעמפּעראַטור (ק)

דער R ווערט ווענדט זיך אין די איינהייטן וואס ווערן גענוצט. די מערסט גענוצט זענען:
– R = 0,08206 ל·אַטם/מאָל·ק
– R = 8,314 דזש/מאָל·ק (אויב מען ניצט פּאַ און מ³)

קאָנטעקסט:
0,5 מאָל גאַז זענען אין אַ 10 ליטער קאַנטיינער ביי 27°C. וואָס איז דער דרוק אין אַטמ?

ענדערן טעמפּעראַטור:
ט = 27 + 273 = 300 ק

פּ = nRT/V
פּ = (0,5 × 0,08206 × 300) / 10
פּ = (12,309) / 10
פּ = 1,2309 אַטם

אַזוי דער גאַז דרוק ≈ 1,23 אַטמ.

5. טיילווייזער דרוק אין גאז געמישן (דאלטאן'ס געזעץ)

אויב אַ קאַנטיינער כּולל אַ געמיש פון עטלעכע גאַזן, איז דער גאַנצער דרוק די סומע פון ​​די טיילווייזע דרוקן פון יעדן גאַז:

פּ_טאָטאַל = פּ₁ + פּ₂ + פּ₃ + …

דער טיילווייזער דרוק פון גאז i קען אויסגערעכנט ווערן דורך:

פּᵢ = xᵢ × פּ_טאָטאַל

וואו xᵢ איז די מאָל בראָכצאָל:
xᵢ = nᵢ / n_total

קאָנטעקסט:
אין אַ קאַנטעינער זענען דאָ 2 מאָל N₂ און 1 מאָל O₂. דער גאַנצער דרוק איז 3 אַטמ. וואָס איז דער טיילווייזער דרוק פון O₂?

n_טאָטאַל = 2 + 1 = 3 מאָל
x_O2 = 1/3
P_O2 = x_O2 × P_total = (1/3) × 3 אַטם = 1 אַטם

טיילווייזער דרוק פון O₂ = 1 אַטמ.

6. וויכטיגע עצות צו פארמיידן טעותים אין גאז דרוק חשבונות

1. שטענדיק ניצן קעלווין טעמפּעראַטור
ט(ק) = ט(°C) + 273.

2. צופּאַסן די איינסן איידער איר רעכנט אויס.
אויב R איז אין L·atm, ניצט ליטער וואָלומען און אַטם דרוק.

3. קאָנטראָלירט צי דער פּראָצעס איז קאָנסטאַנט
בויל: קאָנסטאַנטע טעמפּעראַטור.
גיי-לוסאַק: קאָנסטאַנטע באַנד.
טשאַרלס: קאָנסטאַנטער דרוק (כאָטש נישט דיסקוטירט אין דעטאַל דאָ).
קאָמבינירטע גאַזן: אַלץ קען זיך ענדערן.

4. ניצט די אידעאלע גאז גלייכונג ווען מאלן זענען באקאנט.
אויב מען גיט אייך די מאַסע פֿון אַ גאַז, זאָלט איר עס ערשט קאָנווערטירן צו מאָלן:
n = m / הער.

5. גיט אכט אויף דעם קאנטעקסט פון דער פראגע
למשל, אין א שטרענגער פארמאכטער ​​רער (פארפעסטיקטן פארנעם), וועט הייצן פארגרעסערן דעם דרוק לויט גיי-לוסאק.

קעסימפּולאַן

ווי אזוי צו רעכענען גאז דרוק ווענדט זיך אין די באדינגונגען פון דער סיסטעם: צי די טעמפעראטור בלייבט קאנסטאנט, דער פארנעם בלייבט קאנסטאנט, אדער אלע וועריאַבלען טוישן זיך. פאר פשוטע פעלער, זענען בויל'ס און גיי-לוסאק'ס געזעצן נוצלעך. פאר מער אלגעמיינע סיטואציעס, זענען די קאמבינירטע גאז גלייכונג און די אידעאלע גאז גלייכונג די הויפט כלים. אויב די גאזן זענען געמישט, ווערט דאלטאן'ס געזעץ גענוצט צו באשטימען די גאנצע און טיילווייזע דרוקן. דורך פארשטיין די פארמלען, איינהייטן, און קאנווערזיע טריט, קענט איר לייזן פארשידענע גאז דרוק פראבלעמען שנעלער און גענויער.

אויב איר ווילט, קען איך מאַכן אַ ווערסיע פֿון דעם אַרטיקל מיט מער פּראַקטיק־פֿראַגעס (זאָגן מיר 10–15 פֿראַגעס) צוזאַמען מיט שריט־פֿאַר־שריט דערקלערונגען.