klapeirono lygtis yra matematinė išraiška, kurią pasiūlė prancūzų fizikas chemikas ir statybos inžinierius Benoit-Pierre-Émile Clapeyron ir kuri buvo suformuluota apibūdinti tobulos dujos. Atkreipkite dėmesį į šią lygtį:
P.V = n. RT
P = slėgis, kurį sukelia dujos ant konteinerio sienelių;
V = dujų užimamas tūris, kurį galima išreikšti litrais arba kubiniais metrais;
n = skaičius mol (medžiagos kiekis dujose);
Pastaba: Apgamų skaičius išreiškiamas dujų masės (m) ir jos santykiu molinė masė (M):
n = m
M
R = Clapeyrono pasiūlyta bendroji dujų konstanta ir priklauso nuo naudojamo slėgio vieneto (atm, tai yra 0,082; mmHg, tai 62,3; KPa - 8,31);
T = temperatūra, kurioje veikiamos dujos (visada naudojama Kelvino vienete).
Pastaba: Norėdami transformuoti nurodytą temperatūrą Celsijaus laipsniais į Kelviną, tiesiog pridėkite jos vertę iki 273.
Taigi, naudojant klapeirono lygtis, mes galime nustatyti kelis kintamuosius, susijusius su dujomis, kaip matote kiekviename iš toliau siūlomų pavyzdžių:
1-as pavyzdys:
(Uefs-BA) 24,6 l talpos inde yra 1,0 mol azoto, veikiančio 1,5 atm slėgį. Šiomis sąlygomis dujų temperatūra pagal Kelvino skalę yra:a) 30 b) 40 c) 45 d) 300 e) 450
T =?
n = 1 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K (nes slėgis yra atm)
Tūris = 24,6 l
P = 1,5 atm
Įvedami duomenys, pateikti klapeirono lygtis, galime nustatyti reikiamą temperatūrą:
P.V = n. RT
1.5.24,6 = 1.0.082.T
36,9 = 0,082T
36,9 = T.
0,082
T = 450 K
2-as pavyzdys: (Unimep-SP) Esant 25 ° C temperatūrai ir 1 atm, ištirpinkite 0,7 litro anglies dioksido viename litre distiliuoto vandens. Šis CO kiekis2 reiškia:
(Duomenys: R = 0,082 atm.l / mol.k; atominės masės: C = 12; 0 = 16).
a) 2,40 g
b) 14,64 g
c) 5,44 g
d) 0,126 g
e) 1,26 g
T = 25 ° C, prie kurio pridėta 273, gaunama 298 K
m =?
R = 0,082 atm. L / mol. K (nes slėgis yra atm)
Tūris = 0,7 l
P = 1 atm
Įvedami duomenys, pateikti klapeirono lygtis, galime nustatyti reikiamą masę:
P.V = n. RT
1.0,7 = m .0,082.298
44
0,7 = m.24,436
44
0,7,44 = m 24,436
30,8 = m 24,436
30,8 = m
24,436
m = 1,26 g (apytiksliai)
3-as pavyzdys: (Fesp-PE) Iki 75 OC ir 639 mmHg, 1,065 g medžiagos užima 623 ml dujinės būsenos. Medžiagos molekulinė masė lygi:
a) 58 b) 0,058 c) 12,5 d) 18,36 e) 0,0125
T = 75 ° C, prie kurio pridėta 273, gaunama 348 K
m = 1,065 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (nes slėgis yra mmHg)
Tūris = 623 ml, padalijus iš 1000, gaunama 0,623 l
P = 639 mmHg
M =?
Įvedami duomenys, pateikti klapeirono lygtis, galime nustatyti reikiamą molekulinę masę:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
639.0,623 = 1,065.62,3.348
M
398,097 = 23089,626
M
398,097M = 23089,626
M = 23089,626
398,097
M = 58 u
4-as pavyzdys: (UFRJ) Būtina laikyti tam tikrą kiekį dujinio deguonies (O2). Dujų masė yra 19,2 g, kai temperatūra 277 OC ir esant 1,50 atm slėgiui. Vienintelis konteineris, kuriame galima jį laikyti, bus maždaug:
Duomenys: O = 16, R = 0,082 atm. L / mol. K.
a) 4,50 L b) 9,00 L c) 18,0 L d) 20,5 L e) 36,0 L
T = 277 ° C, o tai pridėjus prie 273, gaunama 550 K
m = 19,2 g
P = 1,5 atm
R = 0,082 atm. L / mol. K (nes slėgis tiekiamas atm)
Tomas =?
Pastaba: Iš pradžių turime apskaičiuoti deguonies dujų molinę masę, padauginę atomų skaičių iš elemento masės ir pridėdami rezultatus:
M = 2,16
M = 32 g / mol
Įvedami duomenys, pateikti Clapeyrono lygtis, galime nustatyti reikiamą tūrį:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
1.5.V = 19,2.0,082.550
32
1.5.V = 865,92
32
1.5.V.32 = 865.92
48V = 865,92
V = 865,92
48
18,04 L (apytiksliai)
5-as pavyzdys: (Unified-RJ) 5 mol idealių dujų, esant 27 ºC temperatūrai, užima 16,4 litrų tūrį. Šio dujų kiekio slėgis yra:
Duota: R = 0,082 atm. L / mol. K.
a) 0,675 atm b) 0,75 atm c) 6,75 atm d) 7,5 atm e) 75 atm
T = 27 ° C, pridėjus prie 273, gaunama 300 K
n = 5 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K.
Tūris = 16,4 l
P =?
Įvedami duomenys, pateikti klapeirono lygtis, galime nustatyti reikiamą slėgį:
P.V = n. RT
P.16.4 = 5.0 082.300
P.16.4 = 123
P = 123
16,4
P = 7,5 atm
6-asis pavyzdys: (Unirio-RJ) 29,0 g grynos ir organinės dujinės medžiagos užima 8,20 l tūrį 127 ° C temperatūroje ir 1520 mmHg slėgyje. Tikėtinų dujų molekulinė formulė yra: (R = 0,082. atm. L / mol K)
a) C2H6 b) C3H8 c) C4H10 d) C5H12 e) C8H14
T = 127 ° C, o tai pridėjus prie 273, gaunama 400 K
m = 29 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (nes slėgis yra mmHg)
Tūris = 8,2 l
P = 1520 mmHg
M =?
Norėdami nustatyti šio pratimo molekulinę formulę, įveskite duomenis, pateiktus klapeirono lygtis molinei masei nustatyti:
P.V = n. RT
1520.8,2 = 29 .62,3.400
M
12464 = 722680
M
12464M = 722680
M = 722680
12464
M = 57,98 g / mol
Toliau turime nustatyti kiekvienos pateiktos alternatyvos molekulinę masę (padauginę atomų skaičių pagal elemento masę ir tada pridedant rezultatus), kad sužinotumėte, kuris iš jų atitinka rastą masę anksčiau:
a) M = 2,12 + 6,1
M = 24 + 6
M = 30 g / mol
b) M = 3,12 + 8,1
M = 36 + 8
M = 44 g / mol
c) M = 4,12 + 10
M = 48 + 10
M = 58 g / mol, tai yra, junginio molekulinė formulė yra C4H10.
Mano. Diogo Lopes Dias
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-equacao-de-clapeyron.htm