वाष्प दबाव की गणना कैसे करें

जब आप पानी की उपस्थिति में होते हैं जो उबलने लगता है, तो आपकी मुख्य सुरक्षा चिंता पानी के उच्च तापमान और बची हुई भाप के कारण जलने की संभावना नहीं होती है। लेकिन आपने भाप के बारे में, या उस मामले के लिए, गैस के रूप में किसी भी प्रकार के पदार्थ के बारे में कुछ और देखा होगा: यह निहित होना पसंद नहीं करता है, और बचने के लिए अक्सर "लड़ाई" करेगा। भाप बॉयलरों में विस्फोट से संबंधित दुर्घटनाओं का लेखा-जोखा इस खतरे को सुनता है।

जब पानी या कोई अन्य तरल उबलता है, भौतिक शब्दों में, यह एक चरण संक्रमण या तरल से गैस में अवस्था परिवर्तन के दौर से गुजर रहा है। दूसरा रास्ता रखो, वाष्प दबाव द्रव की मात्रा इसके ऊपर की गैस, आमतौर पर पृथ्वी के वायुमंडल से अधिक होने लगी है। ("वाष्प" एक ढीला शब्द है जिसका अर्थ गैस है, उदाहरण के लिए, "जल वाष्प" H. है₂हे गैसीय अवस्था में।)

ठोस भी सीधे गैसीय अवस्था में प्रवेश कर सकता है, तरल अवस्था को पूरी तरह से "बाईपास" कर सकता है जिसे एक प्रक्रिया में जाना जाता है उच्च बनाने की क्रिया. इस मामले में, चरण संक्रमण का अंतर्निहित कारण एक ही है: ठोस का अपना वाष्प दबाव होता है, और कुछ शर्तों के तहत इस दबाव का मान वायुमंडलीय दबाव से अधिक हो सकता है। लेकिन अधिक बार, ठोस तरल पदार्थ में परिवर्तित हो जाते हैं।

पृथ्वी पर, प्राकृतिक परिस्थितियों में, पदार्थ तीन अवस्थाओं में से एक में मौजूद होता है: ठोस, तरल या गैस। किसी एक पदार्थ के लिए, ये चरण बढ़ते तापमान में परिलक्षित पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में क्रमिक वृद्धि का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालांकि, कुछ पदार्थ कमरे के तापमान पर गैसों के रूप में मौजूद होते हैं, जबकि अन्य तरल होते हैं, और फिर भी अन्य ठोस होते हैं; यह थर्मल ऊर्जा (गर्मी) के दिए गए इनपुट द्वारा किसी पदार्थ के भीतर कुछ अणुओं को अधिक आसानी से अलग करने का परिणाम है।

प्रत्येक तत्व और अणु 0 K, या पूर्ण शून्य (लगभग -273 °C) पर एक ठोस के रूप में मौजूद होते हैं। बहुत कम तापमान पर पदार्थ की संरचना एक ठोस क्रिस्टलीय जाली है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणु, प्रभावी रूप से जगह में बंद हो जाते हैं, पर्याप्त मात्रा में कंपन करने में सक्षम होते हैं जाली से मुक्त होने के लिए ऊर्जा, और जब यह पदार्थ-व्यापी होता है, तो पदार्थ तरल में होता है राज्य

तरल अवस्था में, पदार्थ अपने कंटेनर का आकार लेता है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण की सीमा के भीतर। जब गतिज ऊर्जा और भी अधिक बढ़ जाती है, तो अणु भागने लगते हैं वायु-तरल इंटरफ़ेस और गैसीय अवस्था में प्रवेश करें, जहां गैस के आकार को सीमित करने वाली एकमात्र चीज उच्च-ऊर्जा अणुओं की गति को सीमित करने वाला कंटेनर है।

जब आप कमरे के तापमान पर पानी के बर्तन को देखते हैं, तो यह स्पष्ट नहीं हो सकता है, लेकिन पानी के कुछ अणु हिल रहे हैं पानी की सतह के ऊपर, एक समान (और बहुत छोटी) संख्या के साथ पानी के चरण में वापस लौटना समय। इसलिए प्रणाली संतुलन में है, और वाष्प दबाव H. के न्यूनतम पलायन द्वारा बनाया गया है₂ओ अणु पानी का संतुलन वाष्प दबाव है।

जैसा कि आप देखेंगे, द्रव अवस्था में विभिन्न पदार्थों के वाष्प दाब P के विभिन्न अभिलक्षणिक स्तर होते हैं_भाप कमरे के तापमान पर, इस मूल्य के साथ तरल में अणुओं के बीच अंतर-आणविक बलों की प्रकृति पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, जिन पदार्थों में कमजोर अंतर-आणविक बल होते हैं, जैसे कि हाइड्रोजन बांड, उनमें उच्च स्तर का संतुलन P. होगा_भाप क्योंकि अणुओं के लिए तरल से मुक्त होना आसान होता है।

यदि गर्मी के अतिरिक्त संतुलन की स्थिति खराब हो जाती है, हालांकि, तरल का वाष्प दबाव वायुमंडलीय दबाव (101.3 किलोपास्कल, 1 एटीएम या 762 टोर) की ओर बढ़ जाता है। यदि वाष्प के दबाव का मान तापमान पर निर्भर नहीं होता, तो किसी भी तरल पदार्थ (या ठोस) को उबालना, या वाष्पित करना मुश्किल होगा, विशेष रूप से उच्च निहित वाष्प-दबाव मूल्यों वाले।

एक बार जब एक तरल में पर्याप्त गर्मी जोड़ दी जाती है ताकि उसके वाष्प दबाव को वायुमंडलीय दबाव के स्तर तक ले जाया जा सके, तो तरल उबलने लगता है। कितनी गर्मी जोड़ने की जरूरत है यह पदार्थ की विशेषताओं पर निर्भर करता है। लेकिन क्या होगा अगर पदार्थ शुद्ध पानी नहीं है, बल्कि एक ऐसा घोल है जिसमें एक ठोस पदार्थ पानी जैसे तरल में घुल जाता है?

विलेय के योग का आमतौर पर एक तरल के कई मापदंडों पर प्रभाव पड़ता है, जिसमें इसके क्वथनांक और गलनांक (यानी, ठंड) बिंदु शामिल हैं। विलेय सांद्रता से प्रभावित पैरामीटर कोलिगेटिव ("कनेक्शन-संबंधित") गुण के रूप में जाना जाता है। विलेय को मिलाने से वाष्प दाब कम हो जाता है, और यह किस हद तक होता है यह विलेय की मात्रा पर निर्भर करता है और अंततः विलेय के दाढ़ अनुपात पर निर्भर करता है।

• वाष्प दाब कम करने से विलयन के क्वथनांक पर क्या प्रभाव पड़ता है? जब आप गणित के बारे में सोचते हैं, तो इसका मतलब है कि तरल के अपने वाष्प दबाव और वायुमंडलीय दबाव के बीच एक बड़ा अंतर होगा, और इसे उबालने के लिए आपको अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी। इसलिए इसका क्वथनांक कुछ मात्रा में बढ़ जाता है।

इन स्थितियों में रुचि का समीकरण, जिसे आप नीचे प्रदर्शित देखेंगे, का एक रूप है जिसे के रूप में जाना जाता है राउल्ट का नियम: पी_{संपूर्ण}=∑पी_मैंएक्स_मैं. यहाँ पी_{संपूर्ण} समग्र रूप से घोल का वाष्प दाब है, और दाहिनी ओर व्यक्तिगत वाष्प दबावों के उत्पादों के योग का प्रतिनिधित्व करता है और तिल अंश विलेय और विलायक का।

चूंकि पानी एक सर्वव्यापी तरल और विलायक है, यह उन कारकों की जांच करने योग्य है जो इसके वाष्प दबाव समीकरण को और अधिक विस्तार से निर्धारित करते हैं।

पानी में एक P. होता है_भाप 0.031 एटीएम, या वायुमंडलीय दबाव के 1/30वें हिस्से से कम। यह इस तरह के एक साधारण अणु के लिए इसके अपेक्षाकृत उच्च क्वथनांक की व्याख्या करने में मदद करता है; बदले में इस कम मूल्य को आसन्न अणुओं पर ऑक्सीजन परमाणुओं और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड द्वारा समझाया गया है (ये अंतर-आणविक बल हैं, वास्तविक रासायनिक बंधन नहीं)।

जब कमरे के तापमान (लगभग 25 डिग्री सेल्सियस) से लगभग 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो पानी का वाष्प दबाव थोड़ा ही बढ़ जाता है। इसके बाद यह 100 डिग्री सेल्सियस (परिभाषा के अनुसार) पर 1 एटीएम के मान तक पहुंचने से पहले और अधिक तेजी से बढ़ना शुरू कर देता है।

अब, आपके लिए राउल्ट के नियम को कार्य करते हुए देखने का समय आ गया है। जानिए जैसे ही आप इन समस्याओं से संपर्क करते हैं, आप हमेशा पी के लिए मूल्यों को देख सकते हैं_भाप विशेष पदार्थों के लिए।

एक घोल में 1 मोल (mol) H. का मिश्रण होता है₂हे, 2 मोल इथेनॉल (सी₂एच₅OH), और 1 mol एसीटैल्डिहाइड (CH .)₃सीएचओ) २९३ के. इस विलयन का कुल वाष्प दाब कितना है? ध्यान दें: कमरे के तापमान पर इन पदार्थों का आंशिक दबाव क्रमश: 18 टोर्र, 67.5 टोर्र और 740 टोर्र है।

सबसे पहले, अपना समीकरण सेट करें। ऊपर से, आपके पास है

पी_{संपूर्ण} = पी_वाटएक्स_वाट + पी_{नैतिकता}एक्स_{नैतिकता} + पी_ऐसएक्स_ऐस

संबंधित पदार्थों के मोल अंश विलयन में पदार्थ के कुल मोल से विभाजित प्रत्येक के मोल की संख्या है, जो 1 + 2 + 1 = 4 है। इस प्रकार आपके पास X. है_वाट = 1/4 - 0.25, X_{नैतिकता} = 2/4 = 0.5, और X_ऐस = 1/4 = 0.25. (ध्यान दें कि मोल फ्रैक्शंस का योग हमेशा 1 होना चाहिए।) अब, आप दिए गए को प्लग इन करने के लिए तैयार हैं व्यक्तिगत वाष्प दबावों के लिए मान और के मिश्रण के कुल वाष्प दबाव के लिए हल करें समाधान:

पी_{संपूर्ण} = (०.२५)(१८ टॉर) + (०.५)(६७.५ टॉर) + (०.२५)(७४० टॉर) = २२३.२५ तूफान.