NộI Dung
Nếu bạn đặt một chất lỏng vào một không gian kín, các phân tử từ bề mặt của chất lỏng đó sẽ bay hơi cho đến khi toàn bộ không gian chứa đầy hơi nước. Áp suất được tạo ra bởi chất lỏng bay hơi được gọi là áp suất hơi. Biết áp suất hơi ở nhiệt độ cụ thể là rất quan trọng vì áp suất hơi xác định điểm sôi của chất lỏng và có liên quan đến thời điểm khí dễ cháy sẽ cháy. Nếu hơi của chất lỏng ở vị trí của bạn gây nguy hiểm cho sức khỏe của bạn, thì áp suất hơi sẽ giúp bạn xác định lượng chất lỏng đó sẽ trở thành khí trong một khoảng thời gian nhất định, và do đó, liệu không khí có nguy hiểm khi thở không. Hai phương trình được sử dụng để ước tính áp suất hơi của chất lỏng nguyên chất là phương trình Clausius - Clapeyron và phương trình Antoine.
Phương trình Clausius-Clapeyron
Đo nhiệt độ của chất lỏng của bạn bằng nhiệt kế hoặc cặp nhiệt điện. Trong ví dụ này cũng nhìn vào benzen, một hóa chất phổ biến được sử dụng để sản xuất một số chất dẻo. Sử dụng tốt benzen ở nhiệt độ 40 độ C, hoặc 313,15 Kelvin.
Tìm nhiệt ẩn của hơi hóa cho chất lỏng của bạn trong bảng dữ liệu. Đây là lượng năng lượng cần thiết để chuyển từ chất lỏng sang chất khí ở nhiệt độ cụ thể. Nhiệt ẩn của hơi benzen ở nhiệt độ này là 35.030 Joules mỗi mol.
Tìm hằng số Clausius-Clapeyron cho chất lỏng của bạn trong bảng dữ liệu hoặc từ các thí nghiệm riêng biệt đo áp suất hơi ở các nhiệt độ khác nhau. Đây chỉ là một hằng số tích hợp xuất phát từ việc thực hiện phép tính được sử dụng để rút ra phương trình và nó là duy nhất cho mỗi chất lỏng. Hằng số áp suất hơi thường được tham chiếu đến áp suất đo bằng milimét Sao Thủy, hoặc mm Hg. Hằng số cho áp suất hơi của benzen tính bằng mm của Hg là 18,69.
Sử dụng phương trình Clausius-Clapeyron để tính toán log tự nhiên của áp suất hơi. Phương trình Clausius-Clapeyron nói rằng log tự nhiên của áp suất hơi bằng -1 nhân với nhiệt của hơi hóa, chia cho hằng số Khí lý tưởng, chia cho nhiệt độ của chất lỏng, cộng với hằng số duy nhất cho chất lỏng.) Trong ví dụ này với benzen ở 313,15 độ Kelvin, nhật ký tự nhiên của áp suất hơi là -1 nhân với 35.030, chia cho 8,14, chia cho 313,15, cộng với 18,69, bằng 5.235.
Tính áp suất hơi của benzen ở 40 độ C bằng cách đánh giá hàm số mũ ở 5.235, là 187,8 mm Hg, hoặc 25,03 kilopascal.
Phương trình Antoine
Tìm hằng số Antoine cho benzen ở 40 độ C trong bảng dữ liệu. Các hằng số này cũng là duy nhất cho mỗi chất lỏng và chúng được tính bằng cách sử dụng các kỹ thuật hồi quy phi tuyến tính trên kết quả của nhiều thí nghiệm khác nhau để đo áp suất hơi ở các nhiệt độ khác nhau. Các hằng số được tham chiếu đến mm của Hg đối với benzen là 6,906565, 1211.033 và 220.790.
Sử dụng phương trình Antione để tính toán nhật ký cơ sở 10 của áp suất hơi. Phương trình Antoine, sử dụng ba hằng số duy nhất cho chất lỏng, nói rằng nhật ký cơ sở 10 của áp suất hơi bằng hằng số thứ nhất trừ đi số lượng của hằng số thứ hai chia cho tổng nhiệt độ và hằng số thứ ba. Đối với benzen, đây là 6,9065 trừ 1211,033 chia cho tổng 40 và 220,790, bằng 2,262.
Tính áp suất hơi bằng cách tăng 10 lên công suất 2,262, tương đương 182,8 mm Hg, hoặc 24,37 kilopascal.