Daltono įstatymas. Daltono dujinio dalinio slėgio dėsnis

Johnas Daltonas (1766-1844) buvo puikus materijos konstitucijos tyrinėtojas, geriausiai žinomas dėl savo atominės teorijos. Tačiau jis taip pat prisidėjo prie mokslų. Tarp jų yra indėlis į chemiją ir fiziką 1801 m. priimtas įstatymas, susijęs su daliniu dujų slėgiu dujiniuose mišiniuose.

Johnas Daltonas (1766–1844)

Tai Daltono įstatymas sako taip:

Paprastai mes turime:

P_{IŠ VISO} = P₁ + P₂ + P₃ + ... arba P_{IŠ VISO} = ΣP

Pavyzdžiui, įsivaizduokime, kaip susidaro helio dujos ir deguonies dujos. Iš pradžių šios dvi dujos yra atskiruose induose, kiekviena dujos turi savo tūrį, savo slėgį ir savo temperatūrą. Tada vienodi šių dujų tūriai sumaišomi viename inde ir laikomi toje pačioje temperatūroje.

Laikant šias dujas idealiomis, jos tarpusavyje nereaguos, o mišinys reaguos elgsis taip, lyg tai būtų vienos dujos, o kiekvieno komponento slėgis nepriklausys nuo slėgio. kitų. Todėl šio mišinio slėgis bus lygus kiekvieno jo mišinio komponento slėgio sumai, ty:

P_{IŠ VISO} = P_jis + P_O2

Svarbu pabrėžti, kad dalinis kiekvienų dujų slėgis nėra slėgis, kurį jis darė prieš patekdamas į mišinį, kai jis buvo izoliuotas, bet jis atitinka slėgį kad jis būtų vienas, užimdamas bendrą mišinio tūrį ir toje pačioje temperatūroje, kurioje yra mišinys, tai yra jo slėgis. Sumaišykite.

Štai pavyzdys: oras yra dujų mišinys, kurį iš esmės sudaro 80% azoto dujų ir 20% deguonies dujų. Įsivaizduokite, kad oro kompresorius padangą sukalibruoja 2,0 atm slėgiu. Bendras mišinio slėgis padangos viduje yra 2,0 atm. Kadangi Daltono įstatymas sako, kad bendras slėgis yra kiekvienos mišinyje esančių dujų dalinio slėgio suma, galime daryti išvadą, kad Dalinis azoto dujų slėgis šiame mišinyje yra 1,6 atm (80% 2,0 atm), o deguonies - 0,4 atm (20% 2,0 atm).

Jei naudosime idealią dujų būsenos lygtį, turime, kad kiekvienos iš šių dujų dalinis slėgis yra lygus:

P_jis = n_jisRT
V
P_O2 = n_O2RT
V

Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)

Atkreipkite dėmesį, kad dalinis slėgis yra tiesiogiai proporcingas apgamų skaičiui (n). Taigi bendras slėgis taip pat yra tiesiogiai proporcingas viso apgamų skaičiaus (Σn) sumai:

P_{IŠ VISO} = Σne RT
V

Per šiuos ryšius galime nustatyti kitą svarbų cheminį kiekį: a molinė frakcija (X). Tai ne kas kita, kaip santykis tarp mišinyje esančių dujų molių skaičiaus ir mišinio molių skaičiaus sumos. Ši frakcija taip pat atitinka santykį tarp dalinio dujų slėgio ir viso mišinio slėgio.

Mes pasiekiame molinę frakciją, padalydami vienos iš dujų dalinio slėgio lygtį iš bendro slėgio. Paimkime kaip pavyzdį helio dujas:

_P_jis. V  = ne_jis RT
P_{IŠ VISO}. VΣn RT
P_jis = ne_jis= X_jis
P_{IŠ VISO} n

Žr. Pavyzdį: grįžtant prie azoto ir deguonies mišinio, esančio ore, su kuriuo buvo kalibruota padanga, tarkime, kad kiekvienam 1 moliui oro turime 0,8 molio azoto. Taigi kiekvienos iš šių dujų mišinio molinė dalis apskaičiuojama pagal šias lygtis:

X_N2 = ne_N2 X_O2 = ne_O2
Σ_ne Σ_ne
X_N2 =  0,8 mol X_O2 =  0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Tai gali duoti ir pirmiau minėtas dalinis slėgis:

X_N2 = P_N2 X_O2 = P_O2
P_{IŠ VISO} P_{IŠ VISO}
X_N2 =  1,6 atm X_O2 =  0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Atkreipkite dėmesį, kad kadangi molinė frakcija yra santykis tarp dalinės vertės ir bendros vertės, visų mišinio molinių frakcijų suma visada bus lygi 1:

X_N2 + X_o2 = 1

Mūsų kūnuose matomas svarbus dalinio dujų slėgio aspektas. Mūsų kraujas perneša deguonies dujas (O₂) į kūno ląsteles ir audinius ir pašalina anglies dioksidą (CO₂), kuris išsiskiria per kvėpavimą. Šį mainą palengvina dalinio slėgio skirtumai tarp šių dujų kraujyje ir audinių, ir jis visada vyksta didesnio slėgio regiono ir žemesnio slėgio kryptimi dalinis.

Tačiau ši funkcija gali būti pažeista alpinistams ir nardytojams, kurie pasiekia labai mažą ar labai didelę aukštį, kur keičiasi kvėpavimo deguonies slėgis. Taigi svarbu naudoti tinkamą įrangą, pavyzdžiui, suslėgto oro balionus, praturtintus deguonimi.

* Redakcijos kreditas: Sergejus Gorjačevas / Shutterstock.com

Jennifer Fogaça
Baigė chemiją

Dujos

Kas yra dujos, kokios yra dujų savybės, molekuliniai junginiai, suspaudžiamumas, fiksuotas tūris, kinetinė energija vidutinė, absoliuti dujų temperatūra, idealios dujos, tikrosios dujos, tobulos dujos, dujų būsenos kintamieji, dujų tūris, sezonus