Sadržaj
Stavite li tekućinu u zatvoreni prostor, molekule s površine te tekućine će isparavati dok cijeli prostor ne bude ispunjen parom. Tlak stvoren tekućinom koja isparava naziva se tlak para. Poznavanje tlaka pare pri određenoj temperaturi važno je jer tlak pare određuje tačku ključanja tekućine i povezano je s tim kad će izgorjeti zapaljivi plin. Ako je para tekućine koja se nalazi u vašem mjestu opasna po vaše zdravlje, tlak pare pomaže vam odrediti koliki će dio te tekućine postati plina u određenoj količini, a samim tim i hoće li zrak opasno disati. Dvije jednadžbe koje se koriste za procjenu tlaka pare čiste tekućine su Klausius-Clapeyronova jednadžba i Antoineova jednadžba.
Klausius-Clapeyronova jednadžba
Izmjerite temperaturu vaše tekućine pomoću termometra ili termoelementa. U ovom primjeru dobro pogledajte benzen, uobičajenu kemikaliju koja se koristi za proizvodnju nekoliko plastika. Dobro koristite benzen na temperaturi od 40 Celzijevih stupnjeva, ili 313,15 Kelvina.
Pronađite latentnu toplinu isparavanja za vašu tekućinu u tablici podataka. To je količina energije koja je potrebna da bi se prešlo iz tekućine u plin pri određenoj temperaturi. Latentna toplina isparavanja benzena pri ovoj temperaturi je 35,030 Joules po molu.
Pronađite konstantu Clausius-Clapeyron za vašu tekućinu u tablici podataka ili iz zasebnih pokusa koji mjere tlak pare pri različitim temperaturama. Ovo je samo konstanta integracije koja proizlazi iz izračuna koji se koristi za dobivanje jednadžbe i ona je jedinstvena za svaku tekućinu. Konstante tlaka pare često se odnose na tlak izmjeren u milimetrima žive ili mm Hg. Konstanta tlaka pare benzena u mm Hg iznosi 18,69.
Upotrijebite Klausius-Clapeyron Equation za izračun prirodnog dnevnog tlaka para. Klausius-Clapeyronova jednadžba kaže da je prirodni log tlaka pare jednak -1 pomnožen s toplinom isparavanja, podijeljeno s konstantom idealnog plina, podijeljeno s temperaturom tekućine, plus konstantom jedinstvenom za tekućinu.) Za ovaj primjer s benzenom na 313,15 stupnjeva Kelvina, prirodni log tlaka pare -1 pomnožen je s 35.030, podijeljeno sa 8.314, podijeljeno sa 313.15, plus 18.69, što je jednako 5.235.
Izračunajte tlak pare benzena na 40 Celzijevih stupnjeva tako što ćete procijeniti eksponencijalnu funkciju na 5,235, što je 187,8 mm Hg, ili 25,03 kilopaskala.
Antoineova jednadžba
Pronađite Antoine konstante za benzen na 40 stupnjeva Celzija u tablici podataka. Te konstante su također jedinstvene za svaku tekućinu, a izračunavaju se korištenjem tehnika nelinearne regresije na rezultatima mnogih različitih eksperimenata koji mjere tlak pare pri različitim temperaturama. Ove konstante na koje se odnosi na mm Hg za benzen su 6.90565, 1211.033 i 220.790.
Upotrijebite jednadžbu Antiona za izračunavanje osnovnog tlaka 10 parnog tlaka. Antoinova jednadžba, koristeći tri konstante jedinstvene za tekućinu, kaže da je osnovna vrijednost 10 log tlaka pare jednaka prvoj konstanti minus količini druge konstante podijeljenoj s zbrojem temperature i treće konstante. Za benzen je to 6.90565 minus 1211.033 podijeljeno zbrojem 40 i 220.790, što je jednako 2.262.
Izračunajte tlak pare tako što ćete podići 10 na snagu 2,226, što je 182,8 mm Hg, odnosno 24,37 kilopaskala.