Sisältö
Jos laitat nesteen suljettuun tilaan, nesteen pinnalta tulevat molekyylit haihtuvat, kunnes koko tila on täynnä höyryä. Höyrystyvän nesteen luomaa painetta kutsutaan höyrynpaineeksi. Höyrynpaineen tunteminen tietyssä lämpötilassa on tärkeää, koska höyrynpaine määrittää nesteiden kiehumispisteen ja liittyy siihen, milloin palava kaasu palaa. Jos sijaintisi nestehöyry on vaarallista terveydelle, höyrynpaine auttaa sinua määrittämään, kuinka paljon siitä nesteestä tulee kaasua määrätyn ajan kuluessa, ja siksi, onko ilma hengittämättä vaarallista. Kaksi yhtälöä, jota käytetään puhtaan nesteen höyrynpaineen arviointiin, ovat Clausius-Clapeyron-yhtälö ja Antoine-yhtälö.
Clausius-Clapeyron-yhtälö
Mittaa nesteesi lämpötila lämpömittarilla tai lämpöparilla. Tässä esimerkissä tarkastellaan hyvin bentseeniä, yleistä kemikaalia, jota käytetään useiden muovien valmistukseen. Käytä hyvin bentseeniä lämpötilassa 40 astetta tai 313,15 kelviniä.
Löydä nesteesi piilevä höyrystymislämpötila taulukosta. Tämä on energiamäärä, joka kuluu nesteestä kaasuun siirtymiseen tietyssä lämpötilassa. Bentseenin höyrystymisen piilevä lämpö tässä lämpötilassa on 35 030 joulea moolia kohti.
Löydä nesteesi Clausius-Clapeyron-vakio datataulusta tai erillisistä kokeista, jotka mittaavat höyrynpainetta eri lämpötiloissa. Tämä on vain integraatiovakio, joka saadaan laskemalla käytetyn laskentatapa, ja se on ainutlaatuinen jokaiselle nesteelle. Höyrynpainevakioihin viitataan usein paineessa, joka on mitattu elohopean millimetreinä tai mm Hg. Bentseenin höyrynpaineen vakio milligrammoina Hg on 18,69.
Laske höyrynpaineen luonnollinen logaritmi Clausius-Clapeyron-yhtälöllä. Clausius-Clapeyron-yhtälössä sanotaan, että höyrynpaineen luonnollinen logaritmi on yhtä suuri kuin -1 kerrottuna höyrystymislämmöllä, jaettuna ideaalikaasuvakialla, jaettuna nesteen lämpötilalla sekä nesteelle ainutlaatuisella vakiona.) Tässä esimerkissä bentseenillä lämpötilassa 313,15 Kelvin, höyrynpaineen luonnollinen loki kerrotaan -1: llä kerrottuna 35 030: lla, jaettuna luvulla 8,314, jaettuna luvulla 313,15 plus 18,69, joka vastaa 5,235.
Laske bentseenin höyrynpaine 40 asteessa arvioimalla eksponentiaalifunktio lämpötilassa 5,235, joka on 187,8 mm Hg tai 25,03 kilopaskalia.
Antoinen yhtälö
Löydä datataulusta bentseenin Antoine-vakiot 40 celsiusasteessa. Nämä vakiot ovat myös ainutlaatuisia jokaiselle nesteelle, ja ne lasketaan käyttämällä epälineaarisia regressiotekniikoita monien erilaisten kokeiden tuloksiin, joilla mitataan höyrynpaine eri lämpötiloissa. Nämä vakiot, joihin viitataan mm. Hg: lla bentseenille, ovat 6,90565, 1211,033 ja 220,790.
Laske höyrynpaineen peruslogi Antione-yhtälöllä. Antoine-yhtälö, jossa käytetään kolme nesteelle ainutlaatuista vakiota, sanoo, että höyrynpaineen peruslogi 10 on yhtä suuri kuin ensimmäinen vakio miinus toisen vakion määrä jaettuna lämpötilan ja kolmannen vakion summalla. Bentseenillä tämä on 6,90565 miinus 1211,033 jaettuna summalla 40 ja 220,790, joka on yhtä suuri kuin 2,226.
Laske höyrynpaine nostamalla arvo 10 arvoon 2.262, joka vastaa 182,8 mm Hg tai 24,37 kilopaskalia.