قانون دالتون للضغوط الجزئية

نعرض لك قانون دالتون للضغوط الجزئية على الاتجاه اليوم لجميع القراء ومثيري الشغب في العالم العربي ، حيث الإجابات الصحيحة شائعة على الإنترنت.

قانون دالتون للضغوط الجزئية

ما هو قانون دالتون للضغوط الجزئية؟ ينص قانون دالتون على أن الضغط الكلي لمزيج من الغازات يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغازات التي يتكون منها هذا الخليط ، والضغط الجزئي هنا يعني الضغط الناتج عن أي غاز عند وضعه بمفرده في نفس وحدة الحجم ، التي يوجد فيها الخليط وبنفس درجة الحرارة ، وذلك بفضل حقيقة أن هذه النظرية تُنسب إلى العالم الإنجليزي جون دالتون ، الذي توصل إلى العلاقة التجريبية بين الغاز من جهة والحجم من جهة أخرى في عام 1801. ميلادي.

اشتقاق قانون دالتون للضغوط الجزئية

تم اشتقاق قانون دالتون من النظرية الحركية للغازات بعد افتراض وجود غاز مثالي بالفعل وافتراض عدم حدوث تفاعلات كيميائية بين الغازات التي يتكون منها الخليط ، ولكن القانون مطبق بشكل فعال وصالح للغازات الحقيقية عند ضغوط منخفضة ودرجات الحرارة المرتفعة ، ومن الضروري معرفة أن جهود دالتون كانت ملخصًا لجهود عدد من العلماء مثل روبرت بويل ، كما درس العلاقة بين الغاز والحجم مع درجة حرارة ثابتة.

تمكن جون دالتون من وضع قانونه بعد مجموعة من الاشتقاقات ، وفيما يلي شرح مفصل لكل منها. تجدر الإشارة أولاً إلى أن الرمز (P) يشير إلى الضغط ، وأن الرمز (V) يشير إلى الحجم ، والرمز (T)) يعني درجة الحرارة ، بينما يشير الرمز (R) إلى ثابت الغاز العام ، والرمز ( ن) تعني عدد ذرات الغاز ، وتكون الاشتقاقات كالتالي:

• ابدأ بمعرفة قانون دالتون العام الذي يمثل مجموع ضغوط الغاز على النحو التالي: (Ptotal = Pa + Pb + …. P).
• الآن ضع قانون الغاز العام على النحو التالي: (PV = nRT).
• يمكن تطبيق قانون دالتون للغازات على عدد المولات بناءً على النظرية الحركية بحيث يساوي العدد الإجمالي للمولات مجموع عدد مولات الغازات الفردية ، عن طريق تحديد قيمة الحجم ودرجة الحرارة جنبًا إلى جنب مع الضغط ، و يمكن حساب الحجم الإجمالي للغاز بنفس الطريقة التي تنتج المعادلة: (المجموع = غ + ن + … ن).
• بإعادة ترتيب رموز معادلة الغازات في القانون العام لإيجاد العدد الإجمالي للمولات ، من الممكن إيجاد كتل كل عينة من الغاز لإيجاد الضغط الكلي ، وذلك بتحويل الجرامات إلى مولات واستخدام قانون دالتون لإيجاد الضغط لإنتاج: (Ptotal V = إجمالي RT) ؛ سيعطي هذا القانون نفس قيم الضغط الكلي الناتج بعد إضافة جميع ضغوط الغاز في الفضاء مباشرة بواسطة قانون دالتون.
• يمكن العثور على النسبة المولية (Xi) للغاز ، وهي مسؤولة عن وصف جزء الخليط الذي يمثل غازًا معينًا ، مما يؤدي إلى القانون المشتق من قانون دالتون: (Vi / Vtot) = (ni / ntot ) = (Pi / Ptot) = (Xi).

حل مشاكل قانون دالتون للضغوط الجزئية

هل هناك أي تطبيقات رياضية لقانون دالتون للضغوط الجزئية؟ بالطبع ، وقد ساهم في تحديد أحجام الغازات وضغوطها ودرجة حرارتها عند استقرار بعض العوامل وتغير البعض الآخر ، وتم حل القضايا التالية في هذا الصدد:

السؤال الأول (1)

نص السؤال: افترض أن هناك خليطًا من الغازات يتكون من غاز الهيدروجين (H2) بقيمة 6.7 مول ، و 3.3 مول من غاز الأكسجين (O2) ، يتم وضعه في حاوية بحجم 300 لتر ، وفي درجة حرارة 273 كلفن ، وكمية الضغط الضغط الكلي للغاز 0.75 ضغط جوي. ما مقدار ضغط غاز الهيدروجين وحده ، علمًا بأن قيمة الثابت العام للغازات هي R = 0.08206 بوحدات ((الضغط الجوي × لتر) / (مول × كلفن))؟

الحل: سيكون الضغط الجزئي للهيدروجين هو نفسه حتى مع وجود غازات أخرى في الحاوية ، لأن جزيئات الغاز في الوضع المثالي للغاز تتصرف بشكل مستقل عن الغازات الأخرى في الخليط ، وبالتالي يمكن التعامل مع الهيدروجين فقط مع الأكسجين وتجاهله ، وبعد تطبيق قانون دالتون للغازات ، إذن ؛ (PH2V = nH2RT) ، بعد إعادة ترتيب المعادلة ؛ (PH2 = nH2RT / V) ، وفي التطبيق:

ضغط الغاز يساوي (PH2 = 6.7 × 0.08206 × 273/300) = (0.5) ضغط جوي.

السؤال الثاني (2)

نص السؤال: لنفترض أن هناك حاوية حجمها 24 لترًا وتحتوي على غاز النيتروجين (N2) بضغط 2 الغلاف الجوي ، وأن حاوية أخرى بحجم 12 لترًا تحتوي على غاز الأكسجين (O2) عند a ضغط 2 من الغلاف الجوي ، مع العلم أن درجة حرارة الحرارة عند كلا الغازين هي 273 كلفن ، فما هو الضغط الكلي للغازين في وعاء سعة 10 لترات ، علمًا أن قيمة الثابت العام للغازات هي R = 0.08206 بالوحدات ((الضغط الجوي × لتر) / (مول × كلفن))؟

الحل: في خطوتين. في الخطوة الأولى ، يجب إيجاد عدد ذرات الغازين باتباع القانون: (n = PV / RT) ، وعند تطبيقه على غاز النيتروجين ، تعطي المعادلة:

(2.14 مول = nN2 = 2 × 24 / 0.08206 × 273).

بالنسبة لغاز الأكسجين ، تصبح المعادلة: (1.07 مول = nO2 = 2 x 12 / 0.08206 x 273).

ثم ننتقل إلى الخطوة الثانية ونطبق القانون: (PV = nRT) أحيانًا لغاز الأكسجين وأحيانًا لغاز الهيدروجين ، مع ملاحظة أن الحجم 10 لترات ، لإنتاج ما يلي:

ضغط غاز النيتروجين = (2.14 × 0.08206 × 273/10) = (4.79 ضغط جوي).

ضغط غاز الأكسجين = (1.07 × 0.08206 × 273/10) = (2.40 ضغط جوي).

قيمة ضغط الغازين معًا = (4.79 + 2.40) = (7.19 ضغط جوي).

السؤال الثالث (3)

نص السؤال: يوضع حوالي 0.750 لترًا من الغاز فوق الماء ، عند درجة حرارة 23.0 درجة مئوية ، وضغط إجمالي 99.75 كيلو باسكال. × لتر) / (مول × سلزيوس)) ، وأن عدد مولات الغاز هو 1.116 مول؟

الحل: ابدأ بإيجاد ضغط الغاز باتباع القانون (PV = nRT) ، وتطبيق الأرقام: (P = 1.116 x 0.08206 x 23.0 /0.750) = 2.8104 kPa.

ثم طرح الضغطين من بعضهما البعض لإيجاد قيمة ضغط الغاز الجاف فقط كالتالي: 99.75 – 2.8104 = 96.94 كيلو باسكال.

تطبيقات قانون دالتون للضغوط الجزئية

هل هناك تطبيقات عملية لقانون دالتون للضغوط الجزيئية في الحياة الواقعية؟ الجواب هنا بالتأكيد نعم ، لكنه كثير ويمكن العثور عليه في العديد من الأماكن من حولنا ، وهنا اثنان من أبرزها

• الغوص تحت الماء: يشير قانون دالتون إلى تأثير الضغط الجزئي على الغواصين ، فكلما نزل الغواص إلى أعماق أكبر ، كلما زاد معدل الضغط المتركز عليه ، وهذا قد يتسبب في أضرار جسيمة في الأعماق القصوى ، الأمر الذي يتطلب مراعاة الاحتياطات مثل ما يتعلق بأسطوانات الغاز وتركيز وضغط الأكسجين والنيتروجين فيه.

• تقطير المحاليل: تختلف المخاليط السائلة حسب تفاعلها مع الماء ؛ بعضها قابل للامتزاج والبعض الآخر غير قابل للامتزاج ، مثل المواد العضوية ، على سبيل المثال ، ويخضع قانون دالتون للغازات هذه المخاليط لضغط جزئي ، والذي ينص على أن ضغط بخار الخليط يساوي مجموع ضغط البخار للمكونات الفردية مجتمعة ، وعندما يتم تسخين خليط من السوائل غير القابلة للامتزاج ، فإنها ستغلي عند درجة حرارة أقل من درجة غليان المكونات الفردية ، مما يساعد على تقطيرها والحصول على المواد المطلوبة.

استنتاج

توصل جون دالتون عام 1801 إلى قانون الضغط ، بعد أن بنى عمله فوق جهود عدد من العلماء مثل روبرت بويل ، ويستخدم القانون حتى يومنا هذا للغازات الحقيقية عند الضغط المنخفض ودرجات الحرارة المرتفعة ، ومن بين أكثرها أمثلة بارزة على هذا القانون ، تركيز الغازات وضغطها في أسطوانات التنفس للغواصين ، ومخاليط التقطير ؛

شكرًا لك على قراءة قانون دالتون للضغط الجزئي على الموقع ونأمل أن تكون قد حصلت على المعلومات التي كنت تبحث عنها.

العلامات موضوع الاتجاه اليوم