Tlak par měří množství par přítomných v uvažovaném systému.
Jak teplota stoupá, stále více par uniká z molekulárních přitažlivých sil z kapalné fáze do plynného stavu, čímž se zvyšuje tlak par. Graf tlaku par a teploty poskytuje představu o počtu molekul přeměněných na plynnou formu.
Graf tlaku nasycených par vs. teplota
Každá kapalina má specifický bod varu v závislosti na chemickém složení a počtu vodíkových vazeb. Nad bod varu se teplota kapaliny nezvyšuje, ale fáze kapaliny přechází do plynného skupenství.
Tlak par odpovídá teplotě nebo tepelné energii vydávané odpařováním par. Teplota kapaliny stoupá až k bodu varu kapaliny, a tak je tlak par nad povrchem vroucí kapaliny udržován konstantní, což se nazývá tlak nasycených par.
Pokud se podíváme na výše uvedený graf tlaku par v/s teplota, TF je teplota, při které kapalina začíná vřít. Při této teplotě se teplota kapaliny dále nezvyšuje a tlak par se o určitou hodnotu zvýší a nasytí se, tato délka křivky se označuje jako saturace křivky tlaku par.
Jakmile teplota kapaliny dosáhne bodu varu, přemění se zachycená tepelná energie na energii kinetickou a molekuly rozbijí mezimolekulární vazby a vypařují se z povrchu kapaliny. Ale jak se páry vypařují, tepelná energie páry se uvolňuje a pára se ochlazuje a nakonec kondenzuje a tvoří kapky kapaliny a stéká dolů do objemu, takže počet par nad povrchem kapaliny zůstává neměnný, a proto říci, že tlak par se nasytí při bodu varu.
Graf tlaku páry vs. teplota pro vodu
Pokud ponecháte objem vody pro vaření a změříte změny tlaku páry nad hladinou vařící vody, zjistíte, že tlak páry se bude exponenciálně zvyšovat s rostoucí teplotou.
Nakreslete graf pro tlak par v/s teplotu vody. Tlak par na každých 100 °C zvýšení teploty vody z 00 °C na 1000 °C se zaznamenává, dokud bod varu vody.
| Teplota (T0 C) | Tlak par (Torr) |
| 0 | 4.6 |
| 10 | 9.2 |
| 20 | 17.5 |
| 30 | 31.8 |
| 40 | 55.3 |
| 50 | 92.5 |
| 60 | 149 |
| 70 | 234 |
| 80 | 355 |
| 90 | 526 |
| 100 | 760 |
Graf tlaku par v/s teplota ukazuje exponenciální křivku. Při bodu mrazu vody je tlak par 4.6 torrů a konečný tlak páry který se také nazývá tlak nasycených par, jak je diskutováno výše, je 760 torr.
Kromě toho tlak par při bodu varu vody, nedochází k dalšímu nárůstu tlaku páry, protože vodní páry budou kondenzovat a padají dolů vlivem gravitace. Zpočátku, při nízké teplotě, protože množství tepla dodávaného do vody je menší, bude jen velmi málo par schopno uniknout do formy páry.
Jak teplota vody stále stoupá, stále více molekul rozbíjí vazby a v závislosti na teplotě uniká do atmosféry ve formě par. Teplota vody je tedy přímo úměrná tlaku páry generované nad povrchem vroucí vody.
Jak zjistit tlak par z grafu?
Viděli jsme, že graf tlaku par v/s teplota ukazuje exponenciální chování.
Sklon grafu ln(P) v/s 1/T tedy dá hodnotu poměru odpařovací teplo a plynová konstanta, pomocí které můžeme zjistit tlak par.
Exponenciální funkci grafu tlaku par v/s teploty můžeme formulovat jako
Kde A je konstanta vztažená k bodu varu
R je plynová konstanta rovna 8.314 J/K.mol
je výparné teplo kapaliny P
Řešením této rovnice pomocí logaritmu dostaneme,
To je ve formě lineární rovnice,
Můžeme tedy vykreslit graf lnP v/s 1/T a sklon grafu nám dá hodnotu
Výše uvedený graf také splňuje Clausiovu – Clapeyronovu rovnici, podle které teplotní rozdíl závisí na tlaku par systému.
Po nalezení sklonu tohoto grafu najdeme hodnotu Vložení této hodnoty do rovnice (1), můžeme najít tlak par při jakékoli teplotě kapaliny.
Často kladené otázky
Jaké je výparné teplo chloroformu, pokud je tlak par při 200C je 48 kPa a při -100C je 10 kPa?
Zadáno: T1= -100C=-10+273=263K
T2= 200C = 20 + 273 = 293 K
P1= 10 kPa
P2= 48 kPa
Použití Claussiovy – Clapeyronovy rovnice
Výparné teplo chloroformu je 32.6 kJ/mol
Jaký je tlak par při teplotě 600C, pokud se zjistí, že sklon grafu ln(P) v/s inverzní k teplotě je 360.8 K? Také najděte výparné teplo.
Sklon grafu ln(P) v/s 1/T je
Proto,
T = 600C = 60+273 = 333K
My máme,
Tedy tlak par při teplotě 600C je 2.95 kPa.
Také čtení:
- Objektiv pro upřímné fotografování
- Objektiv pro fotografování domácích mazlíčků
- Objektiv pro cestovní fotografii
- Objektiv pro dokumentární fotografii
- Objektiv pro astrofotografii s chytrými telefony
- Objektiv pro letecké snímkování
- Dalekohled pro začátečníky v astrofotografii
- Kdy je zlatá hodina a proč je ve fotografii významná
- Objektiv pro sportovní fotografii
- Proč je ovládání světla ve fotografii klíčové
Ahoj, jsem Akshita Mapari. Udělal jsem Mgr. ve fyzice. Pracoval jsem na projektech jako Numerické modelování větrů a vln během cyklonu, Fyzika hraček a mechanizované vzrušující stroje v zábavním parku založeném na klasické mechanice. Absolvoval jsem kurz na Arduinu a dokončil jsem několik mini projektů na Arduinu UNO. Vždy rád prozkoumávám nové oblasti v oblasti vědy. Osobně věřím, že učení je větší nadšení, když se učí kreativně. Kromě toho rád čtu, cestuji, brnkám na kytaru, určuji kameny a vrstvy, fotím a hraji šachy.
