View
233
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
Dujų dėsniai. Idealiųjų dujų būsenos lygtis
oro molekulėsatmosferos
slėgis
Dujų savybės: slėgis
Mus slegia oro stulpas virš mūsų galvų !
Dujų savybės: slėgis
• Dujų slėgis
• Dujų slėgį galima išmatuoti žinant skysčių hidrostatinį slėgį
P (Pa) = Plotas (m2)
Jėga (N)
P = g ·h ·ρ
laisvo kritimo pagreitis
skysčio tankis
skysčio stulpelio aukštis
Barometrinis slėgis
Standartinis atmosferos slėgis
1.00 atm
760 mm Hg, 760 torr
101.325 kPa
1.01325 bar
1013.25 mbar
užlydytas stiklovamzdelis
atviras stiklovamzdelis
Hg vonelė
PavyzdysSkysčių slėgių palyginimas.
Kokio aukščio turėtų būti vandens stulpas, kad jo ir 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgiai būtų vienodi?
Skaičiavimas:
p(Hg stulpelio) = g · h(Hg) · ρ(Hg) = g · 76 cm · 13,6 g/cm3
Hg
76 cm
H2O
?
p(H2O stulpelio) = g · h(H2O) · ρ(H2O) = g · h(H2O) · 1,0 g/cm3
g · h(H2O) · 1,0 g/cm3 = g · 76 cm · 13,6 g/cm3
h(H2O) =76 cm·13,6 g/cm3
1,0 g/cm3= 10,3 m
=
Dažniausiai taikomi slėgio vienetai
atmosfera (atm) 1 atm
paskalis, S.I. sistemos vienetas(Pa) 1 atm = 101325 Pa
niutonas kvadratiniam metrui (N/m2) 1 N/m2 = 1 Pa
Hg stulpelio milimetras (mmHg) 1 atm = 760 mmHg
toras (Torr) 1 atm = 760 Torr
kilogramas kvadratiniam centimetrui (kg/cm2) 1 atm = 1,033 kg/cm2
svaras kvadratiniam coliui (lb/in2 arba psi) 1 atm = 14,696 psi
kilopaskalis (kPa) 1 atm = 101,325 kPa
baras (bar) 1 atm = 1,01325 bar
milibaras (mb arba mbar) 1 atm = 1013,25 mb
Dujų dėsniai: Boyle• Boyle (Boilio) dėsnis (1662):
To paties dujų kiekio n tūris V pastovioje temperatūroje T yra atvirkščiai proporcingas dujų slėgiui P
V~1P arba P×V = konst., kai kiekis n ir
temperatūraT yra pastovūs
Pavyzdys 1Boyle’io dėsnio taikymas. Nustatykite sudėtingos formos indo tūrį.
P1V1 = P2V2 V2 = P1V1
P2= 694 L Vindo = 644 L
P2 = 1.55 atm
V2 = ?
P1 = 21,5 atm
V1=
Slėgio - tūrio sąryšis ir kvėpavimas
plaučiai
Įkvepiamas oras
diafragma
Iškvepiamas oras
Šonkaulių raumenys įsitempia ir
išplečia šonkaulius
Šonkaulių raumenys
atsipalaiduoja ir šonkauliai
grįžta į pradinę padėtį
Įkvėpimas,
diafragma įsitempia Iškvėpimas,
diafragma atsipalaiduoja
Įkvepiantdiafragma ir šonkauliai padidina plaučių tūrį iš V1 į V2, t.y.
V1 < V2. Tuo tarpu oro slėgis iš P1 (1 atm) sumažėja iki P2, t.y. P1
> P2. nes:
P1V1 = P2V2 !
Iškvepiamas oras
Kadangi P2 < 1 atm, pro nosį ir burną oras patenka į plaučius, kol slėgis pasiekia 1 atm.
Štai mes ir įkvėpėme!
Iškvėpimo metu viskas vyksta atvirkščiai.
Įkvepiamas oras
Dujų dėsniai: Charles arba Gay-Lussac Charles (Šarlio) dėsnis (1787) arba Gay-Lussac (Gei-Lusako) dėsnis (1802):
Jei dujų kiekis n ir slėgis P nekinta, jų tūris V yra tiesiog proporcingas absoliučiajai temperatūrai T
V ~ T arba = konst. kai n ir P yra konst.VT
Normalios sąlygos
• Dujų savybės priklauso nuo sąlygų.
• Normalios sąlygos (n.s.).
P = 1 atm = 760 mm Hg
T = 0°C = 273,15 K
Dujų dėsniai: Avogadro
V ~ n
Išvada: esant n.s.1 mol dujų = 22,4 L dujų
Avogadro dėsnis (1811):Pastovioje temperatūroje T ir slėgyjeP dujų tūris V yra tiesiog proporcingas dujų kiekiuin.
arbaVienoduose dujų tūriuose yra vienodas molekulių skaičius.
arba = konst. kai T ir P yra konst.Vn
Dujų dėsniai: Avogadro
Dujų dėsnių derinimas: Idealiųjų dujų būsenos lygtis
• Boyle dėsnis V ~ 1/P
• Charles dėsnis V ~ T
• Avogadro dėsnis V ~ n
V ~n×TP
čia R – dujų būsenos konstanta
P×V = n×R×TP×V = n×R×T
arba = const.n×TV×P
Dujų būsenos konstanta R
R= PVnT
= 0,082057 L · atm · mol-1 · K-1
= 8.3145 m3 ·Pa ·mol-1 ·K-1
PV = nRT
= 8,3145 J· mol-1· K-1
= 8,3145 m3 ·Pa·mol-1 ·K-1
Idealiųjų dujų lygties taikymas
R= = P2V2
n2T2
P1V1
n1T1
= P2
T2
P1
T1
Jei, pavyzdžiui, tūrį V laikysime pastoviu:
Dujų dėsnio taikymas
Idealiųjų dujų lygties taikymas. Molinės masės M nustatymas
PV= nRT n = mM
PV= mM
RT
M = mPVRT
Idealiųjų dujų būsenos lygtis: kiekis:
Pavyzdys 2
Taikant idealiųjų dujų lygtį nustatykite medžiagos molinę masę.
Propenas yra pramoniniu mastu svarbi medžiaga. Jis naudojamas sintetinių polimerinių medžiagų gamybai. Tuščias išvakuumuotas stiklinis indas sveria 40,1305 g; jį pripildžius 25°C temperatūros vandeniu (ρ = 0,9970 g⋅cm-3) jis svėrė138,2410 g; jį pripildžius propenu, esančiu 740,3 mm Hg ir24,0 °C, jis svėrė 40,2959 g. Kokia propeno molinė masė?
Skaičiavimo eiliškumas:
1) NustatomeVindo;
2) Nustatome mdujų;
3) Taikydami dujų lygtį, Nustatome Mdujų.
Pavyzdys 2
1) Vindo nustatymas :
Vindo = mH2O / ρH2O = (138,2410 g – 40,1305 g) / (0,9970 g cm-3)
2) mdujųnustatymas :
= 0,1654 g
mdujų = mpilno - mtusčio = (40,2959 g – 40,1305 g)
= 98,41 cm3 = 0,09841 L
Example 5-6Pavyzdys 2
3) Dujų lygties taikymas:
PV= nRT PV= mM
RT M = mPVRT
M = (0,9741 atm)×(0,09841 L)
(0,6145 g)×(0,08206 L∙atm∙mol-1∙K-1)×(297,2 K)
M = 42,08 g/mol
(C3H6)
Dujų tankis
PV= nRT ir ρ = mV
PV = mM
RT
MPRTV
m = ρ =
, n = mM
Dujų mišiniai. Dalton’o dėsnis
•Dujų dėsniai gali būti taikomi ir dujų mišiniams.
H2 dujos He dujos H2 ir He dujų mišinys
Dalinis (parcialinis) slėgis
Pbendras= Pa + Pb +…
Va = naRT/Pbendras ir Vbendras= Va + Vb+…
Va
Vbendras
naRT/Pbendras
nbendrasRT/Pbendras= =
na
nbendras
na
nbendras= χaDujų a molinė dalis:
nbendras= na + nb +…
Jei sistemą sudaro dujos a, b, ... tuomet:
Pa
Pbendras
naRT/Vbendras
nbendrasRT/Vbendras= =
na
nbendras
audinių ląstelės alveolės
širdis
atmosferaarterinis kraujas veninis kraujas
Dalinis slėgis,
P, mmHgĮkvepiamas
orasIškvepiamas
orasalveolių
oras
N2 594 569 573
O2 160 116 100
CO2 0,3 28 40
H2O 5,7 47 47
bendras 760 760 760
Dalinis (parcialinis) slėgis ir kvėpavimas
Dujų rinkimas
Pbendras= Pbar = Pduju + PH2O
Literatūra
L1 8 - 10
L2 10 - 16
L3 192 - 216
L4 133 - 151
L5 2 - 8
L6 308 - 325
L7 178 - 199
L9 170 - 193
Recommended