विषय

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• सलाह
• चेतावनी
• जिसकी आपको जरूरत है

रसायन विज्ञान में, "आंशिक दबाव" गैस के मिश्रण में प्रत्येक गैस का दबाव है जो आसपास के वातावरण पर काम कर रहा है, जैसे कि एक प्रयोगशाला में एक नमूना गैस टैंक, एक गोताखोर के गैस टैंक, या आसपास के स्थान पर। वायुमंडल। आप मिश्रण में प्रत्येक गैस के दबाव की गणना कर सकते हैं यदि आप इसके द्रव्यमान, मात्रा और तापमान को जानते हैं। फिर आप गैस मिश्रण के कुल दबाव को प्राप्त करने के लिए आंशिक दबाव जोड़ते हैं, या आप पहले कुल दबाव पाते हैं और फिर आंशिक दबाव पाते हैं।

कदम

भाग 1 का 3: गैस गुणों को समझना

1. 

   प्रत्येक गैस को "आदर्श" गैस मानें। रसायन विज्ञान में, आदर्श गैस वह है जो अन्य गैसों के साथ उनके अणुओं को आकर्षित किए बिना बातचीत करती है। गैस के अणु आपस में टकरा सकते हैं और बिना विकृति के बिलियर्ड बॉल्स की तरह उछल सकते हैं।
   • एक आदर्श गैस का दबाव बढ़ जाता है क्योंकि यह एक छोटी सी जगह में संकुचित हो जाता है और कम हो जाता है क्योंकि यह एक बड़े स्थान में फैल जाता है। इस रिश्ते को बॉयल के नियम (वैज्ञानिक रॉबर्ट बॉयल के नाम पर) के रूप में जाना जाता है। गणित सूत्र से पता चलता है कि यह संबंध k = P x V है, या इससे अधिक सरलता से k = PV है, जहाँ k दबाव और आयतन के बीच एक निरंतर संबंध है, P दबाव है और V एक शरीर है। क्षेत्र।
   • समस्या को कई अलग-अलग इकाइयों में से एक में दबाव दिया जा सकता है। उस पास्कल (पा) में एक वर्ग मीटर पर अभिनय करने वाले न्यूटन के बल के रूप में परिभाषित किया गया है। एक अन्य इकाई वायुमंडल (atm) है, जिसे समुद्र तल के बराबर ऊँचाई पर पृथ्वी के वायुमंडल के दबाव के रूप में परिभाषित किया गया है। 1 एटीएम का दबाव 101,325 पा है।
   • आदर्श गैस का तापमान बढ़ता है और मात्रा घटने के साथ-साथ बढ़ती जाती है। इस रिश्ते को चार्ल्स लॉ (वैज्ञानिक जैक चार्ल्स के नाम पर) के रूप में जाना जाता है। इसके लिए गणितीय सूत्र k = V / T है, जहाँ k का आयतन और तापमान के बीच निरंतर संबंध है, V का आयतन है, और T का तापमान है।
   • इस समीकरण में गैस का तापमान केल्विन, और डिग्री केल्विन में 273 डिग्री सेल्सियस जोड़कर गणना की जाती है।
   • इन दो रिश्तों को एक एकल समीकरण में जोड़ा जा सकता है: k = PV / T, या उन्हें PV = kT लिखा जा सकता है।

2. 

   
   
   गैस को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली द्रव्यमान इकाई को परिभाषित करता है। गैस में द्रव्यमान और आयतन दोनों होते हैं। वॉल्यूम आमतौर पर लीटर (एल) में मापा जाता है, लेकिन गैस के दो द्रव्यमान होते हैं।
   • पारंपरिक द्रव्यमान को ग्राम में मापा जाता है या, यदि द्रव्यमान काफी बड़ा है, किलोग्राम में।
   • चूँकि अधिकांश गैसें अक्सर इतनी हल्की होती हैं, इसलिए उन्हें एक अन्य रूप द्रव्यमान से भी मापा जाता है जिसे आणविक द्रव्यमान या दाढ़ द्रव्यमान कहते हैं। मोलर द्रव्यमान को गैस की संरचना में प्रत्येक परमाणु के परमाणु द्रव्यमान के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है, प्रत्येक परमाणु के द्रव्यमान की तुलना कार्बन के द्रव्यमान (मान 12) के साथ की जाती है।
   • चूंकि परमाणुओं और अणुओं की गणना करने के लिए बहुत छोटा है, गैस का द्रव्यमान मोल्स में परिभाषित किया गया है। गैस की मात्रा में मौजूद मोल्स की गणना गैस के द्रव्यमान को उसके दाढ़ द्रव्यमान से विभाजित करके की जा सकती है और इसे अक्षर n द्वारा निरूपित किया जाता है।
   • हम n के उत्पाद, मोल्स की संख्या और एक नए निरंतर आर के साथ गैस समीकरण में किसी भी निरंतर k को स्थानापन्न कर सकते हैं। हमारे पास अब समीकरण nR = PV / T या PV = nRT है।
   • गैस के दबाव, आयतन और तापमान को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली इकाई पर R मान निर्भर करता है। यदि मात्रा लीटर में है, डिग्री केल्विन में तापमान, और वायुमंडल में दबाव, यह 0.0821 एल एटीएम / के मोल है। आप माप की इकाइयों में विभाजन के स्लैश का उपयोग करने से बचने के लिए 0.0821 एल एटम के मोल भी लिख सकते हैं।

3. 

   
   
   डाल्टन का आंशिक दबाव का नियम। यह कानून रसायनज्ञ और भौतिक विज्ञानी जॉन डाल्टन द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने पहली बार परमाणुओं से बने रासायनिक तत्व की अवधारणा प्रस्तुत की थी। डाल्टन के नियम में कहा गया है कि गैस मिश्रण का कुल दबाव मिश्रण में प्रत्येक गैस का कुल दबाव है।
   • डाल्टन के कानून को पी के बाद समीकरण में लिखा जा सकता है_कुल = पी₁ + पी₂ + पी₃ ... मिश्रण में गैसों की संख्या के बराबर दबाव पी की मात्रा के साथ।
   • डाल्टन के लॉ समीकरण को गैसों से निपटने के दौरान विकसित किया जा सकता है जिसका आंशिक दबाव अज्ञात है, लेकिन जिसकी मात्रा और तापमान ज्ञात है। एक गैस का आंशिक दबाव टैंक में समान मात्रा में गैस का दबाव होता है, जिसमें केवल यह होता है।
   • प्रत्येक आंशिक दबाव के लिए, हम आदर्श गैस समीकरण PV = nRT को एक ऐसे रूप में फिर से लिख सकते हैं जिसमें केवल बराबर चिह्न के बाईं ओर P हो। इस प्रकार, हमें वी: पीवी / वी = एनआरटी / वी द्वारा दो पक्षों को विभाजित करना होगा। बाईं ओर के दो V को समाप्त कर दिया गया है, अंत में P = nRT / V शेष है।
   • फिर आंशिक दबाव समीकरण के दाईं ओर प्रत्येक अक्षर P के साथ इस सूत्र को बदलें: P_कुल = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
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भाग 2 का 3: आंशिक दबाव की गणना करें, फिर कुल दबाव

1. 

   
   
   
   
   दी गई समस्याओं के लिए आंशिक दबाव समीकरणों को निर्धारित करें। इस गणना को समझाने के लिए, मान लीजिए कि हमारे पास 2 लीटर की बोतल है जिसमें 3 गैसें हैं: नाइट्रोजन (एन₂), ऑक्सीजन (O)₂), और कार्बन डाइऑक्साइड (CO)₂)। प्रत्येक गैस में 10 ग्राम होता है, और सिलेंडर में प्रत्येक गैस का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस होता है। हमें प्रत्येक गैस के आंशिक दबाव और गैस मिश्रण के कुल दबाव को सिलेंडर पर अभिनय करने की आवश्यकता है।
   • आंशिक दबाव समीकरण P के रूप में लिखा गया है_कुल = पी_{नाइट्रोजन} + पी_{ऑक्सीजन} + पी_{कार्बन डाइऑक्साइड}.
   • चूंकि हम प्रत्येक गैस के दबाव की तलाश कर रहे हैं, हमें मात्रा, तापमान का पता है, और हम प्रत्येक गैस की मोल संख्या उनके द्रव्यमान के आधार पर पा सकते हैं, इस समीकरण को फिर से लिखा गया है: P_कुल = (nRT / V) _{नाइट्रोजन} + (nRT / V) _{ऑक्सीजन} + (nRT / V) _{कार्बन डाइऑक्साइड}

2. 

   
   
   तापमान को डिग्री केल्विन में परिवर्तित करें। गैसों का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस है इसलिए हम 310 डिग्री K प्राप्त करने के लिए 37 प्लस 273 जोड़ते हैं।

3. 

   बोतल में प्रत्येक गैस के मोल्स की संख्या ज्ञात कीजिए। गैस के मोल्स की संख्या अपने दाढ़ द्रव्यमान से विभाजित गैस का द्रव्यमान है, जहां मोलर द्रव्यमान प्रत्येक परमाणु का कुल द्रव्यमान है जो पदार्थ बनाता है।
   • पहली गैस के लिए, नाइट्रोजन में आणविक सूत्र (एन) है₂), प्रत्येक परमाणु का एक द्रव्यमान होता है 14. चूंकि नाइट्रोजन के अणु में दो परमाणु होते हैं, हमें नाइट्रोजन 28 के आणविक भार को प्राप्त करने के लिए 14 को 2 से गुणा करना चाहिए, फिर द्रव्यमान को 10 ग्राम से विभाजित करें। मोल्स की संख्या प्राप्त करने के लिए 28 दें, परिणाम को नाइट्रोजन गैस के लगभग 0.4 मोल्स को गोल करें।
   • दूसरी गैस के लिए, ऑक्सीजन में आणविक सूत्र (O) होता है₂), प्रत्येक परमाणु का द्रव्यमान 16 होता है। ऑक्सीजन के अणु में भी दो परमाणु होते हैं, हमें 32 के ऑक्सीजन अणु को प्राप्त करने के लिए 16 को 2 से गुणा करना चाहिए। 10g को 32 से विभाजित करने से लगभग अनुमानित परिणाम प्राप्त होता है। बोतल में ऑक्सीजन का 0.3 मोल।
   • एक तीसरी गैस कार्बन डाइऑक्साइड का सूत्र है (CO)₂), 3 परमाणु हैं: द्रव्यमान 12 के साथ एक कार्बन परमाणु, द्रव्यमान के प्रत्येक परमाणु के साथ दो ऑक्सीजन परमाणु 16। हम तीन परमाणुओं का द्रव्यमान जोड़ते हैं: 12 + 16 + 16 = 44 द्रव्यमान है अणु। 10g को 44 से विभाजित करने पर लगभग 0.2 मोल्स कार्बन डाइऑक्साइड मिलती है।

4. 

   
   
   मोल, वॉल्यूम और तापमान के मानों को समीकरण में प्लग करें। अब समीकरण इस तरह दिखता है: पी_कुल = (0.4 * R * 310/2) _{नाइट्रोजन} + (0,3 * R * 310/2) _{ऑक्सीजन} + (0.2 * R * 310/2) _{कार्बन डाइऑक्साइड}.
   • सादगी के लिए हम मूल्यों के लिए माप की इकाई को छोड़ देते हैं। आपके द्वारा समीकरण को हल करने के बाद इन इकाइयों को नष्ट कर दिया जाएगा, जिससे दबाव में परिणाम की माप की केवल इकाई निकल जाएगी।

5. 

   स्थिर R का मान बदलें। हम वायुमंडल में आंशिक और कुल दबाव के परिणामों को काम करेंगे, इसलिए हम 0.0821 एल एटीएम / के मोल के आर मान का उपयोग करेंगे। इस मान को समीकरण में रखने से P पैदा होता है_कुल =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _{नाइट्रोजन} + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{ऑक्सीजन} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{कार्बन डाइऑक्साइड}.

6. 

   प्रत्येक गैस के आंशिक दबाव की गणना करें। अब जब हमने अपने मूल्यों में प्लग लगा दिया है, तो अगली बात यह है कि इसे हल करें।
   • नाइट्रोजन के आंशिक दबाव के लिए, 0.4 mol को स्थिर 0.0821 से गुणा करें और तापमान 310 डिग्री K, फिर 2 लीटर से विभाजित करें: 0.4 * 0.0821 * 310/2 = 5.09 एटीएम (लगभग)।
   • ऑक्सीजन के आंशिक दबाव के लिए, 0.3 mol को स्थिर 0.0821 से गुणा करें और तापमान 310 डिग्री K, फिर 2 लीटर से विभाजित करें: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 एटीएम (लगभग)।
   • कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव के लिए, 0.2 mol को स्थिर 0.0821 से गुणा करें और तापमान 310 डिग्री K, फिर 2 लीटर से विभाजित करें: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 एटीएम (लगभग)।
   • अब कुल दबाव खोजने के लिए इन दबावों को जोड़ें: पी_कुल = 5.09 + 3.82 + 2.54 = 11.45 एटीएम (लगभग)।
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भाग 3 की 3: कुल दबाव की गणना करें, फिर आंशिक दबाव

1. 

   ऊपर के रूप में आंशिक दबाव समीकरण निर्धारित करें। फिर से, मान लीजिए कि हमारे पास 2 लीटर की बोतल है जिसमें 3 गैसें हैं: नाइट्रोजन (एन₂), ऑक्सीजन (O)₂), और कार्बन डाइऑक्साइड (CO)₂)। प्रत्येक गैस में 10 ग्राम होता है, और सिलेंडर में प्रत्येक गैस का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस होता है।
   • केल्विन तापमान अभी भी 310 डिग्री है, और ऊपर की तरह, हमारे पास लगभग 0.4 मोल नाइट्रोजन, 0.3 मोली ऑक्सीजन और 0.2 मोल कार्बन डाइऑक्साइड है।
   • इसी तरह, हम वातावरण के तहत परिणामों की गणना करेंगे ताकि हम 0.0821 एल एटीएम / के मोल के आर मान का उपयोग करेंगे।
   • इस बिंदु पर आंशिक दबाव समीकरण बना रहता है: पी_कुल =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _{नाइट्रोजन} + (0,3 *0,0821 * 310/2) _{ऑक्सीजन} + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{कार्बन डाइऑक्साइड}.

2. 

   गैस मिश्रण के कुल मोल्स को खोजने के लिए सिलेंडर में प्रत्येक गैस के मोल्स की संख्या जोड़ें। चूँकि सिलेंडर में गैसों के आयतन और तापमान समान होते हैं, और प्रत्येक गैस के आणविक द्रव्यमान को भी उसी स्थिरांक से गुणा किया जाता है, हम समीकरण को फिर से लिखने के लिए गणित की वितरण संपत्ति का उपयोग कर सकते हैं। प्रक्रिया पी है_कुल = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 मोल्स गैस मिश्रण डालें। समीकरण पी के लिए और कम हो गया है_कुल = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   गैस मिश्रण के कुल दबाव का पता लगाएं। 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 मोल (लगभग) लें।

4. 

   प्रत्येक गैस का अनुपात ज्ञात कीजिए जो मिश्रण बनाती है। आप गैस मिश्रण के कुल मोल्स द्वारा गैसों की संख्या को विभाजित करते हैं।
   • हमारे पास 0.4 मोल नाइट्रोजन है इसलिए हम गैस मिश्रण (लगभग) में 0.4 / 0.9 = 0.44 (44%) लेते हैं।
   • हमारे पास 0.3 मोल ऑक्सीजन है इसलिए हम गैस मिश्रण (लगभग) में 0.3 / 0.9 = 0.33 (33%) लेते हैं।
   • हमारे पास 0.2 प्रतिशत कार्बन डाइऑक्साइड है इसलिए हम गैस मिश्रण (लगभग) में 0.2 / 0.9 = 0.22 (22%) लेते हैं।
   • यद्यपि ऊपर दिए गए अनुमानित प्रतिशत केवल 0.99 तक ही हैं, हकीकत में, दशमलव दोहराते रहते हैं, इस योग के बाद अल्पविराम के बाद 9s की एक श्रृंखला होती है। परिभाषा के अनुसार यह 1 या 100 प्रतिशत के बराबर है।

5. 

   आंशिक दबाव खोजने के लिए कुल दबाव से द्रव्यमान प्रति गैस का अनुपात गुणा करें।
   • 0.44 * 11.45 = 5.04 एटीएम (लगभग) लें।
   • 0.33 * 11.45 = 3.78 एटीएम (लगभग) ले लो।
   • 0.22 * 11.45 = 2.52 एटीएम (लगभग) लें।
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सलाह

• आपको आंशिक दबाव गणना और पहले आंशिक दबाव गणना और आंशिक दबाव गणना के बीच थोड़ी सी विसंगति दिखाई देगी। याद रखें कि गणना किए गए मान केवल अनुमानित हैं क्योंकि हम कॉमा के बाद 1 या 2 संख्याओं के लिए उन्हें सरल बनाते हैं।यदि हम बिना परिक्रमा के गणना करने के लिए किसी कैलकुलेटर का उपयोग करते हैं, तो इन दोनों विधियों के बीच का विचलन और भी छोटा होगा, ऐसा भी नहीं है।

चेतावनी

• गोताखोरों के लिए, गैस आंशिक दबाव का ज्ञान विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि यह उनके जीवन से संबंधित है। एक ऑक्सीजन आंशिक दबाव जो बहुत कम है, वह चेतना या मृत्यु का कारण बन सकता है, जबकि बहुत अधिक नाइट्रोजन या ऑक्सीजन आंशिक दबाव विषाक्तता का कारण बन सकता है।

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• परमाणु द्रव्यमान / दाढ़ द्रव्यमान के लिए संदर्भ पुस्तक