مخلوط گازهاي كامل

مخلوط گازهاي كامل

گاهي اوقات ما با مخلوطي از گازها سر و كار داريم. در صورتي كه بتوانيم تك تك گازهاي مخلوط را گاز كامل در نظر بگيريم، خواهيم توانست از معادله‌ي يعني معادله‌ي حالت گازهاي كامل براي كل مخلوط استفاده كنيم، تنها بايستي بدين نكته توجه كنيم كه كميت‌هایي مثل تعداد مول را براي كل مخلوط و نه فقط يك جزء در نظر بگيريم.

مثال: 2mol گاز اكسيژن و يك مول گاز نيتروژن در يك ظرف با حجم 3L در دماي قرار دارد. فشار اعمال شده توسط مخلوط دو گاز در اين ظرف چقدر است؟

حل:

*****

مثال: دو بالن شيشه‌اي مطابق شكل زير با يك رابط به هم متصل‌اند. در ابتدا شير بالن ها بسته است و بالن 1 محتوي گاز نيتروژن با فشار و بالن 2 محتوي گاز اكسيژن با فشار است. بعد از باز كردن شير، فشار نهايي بالن‌ها برحسب چقدر خواهد بود؟ دما ثابت و برابر و حجم بالن 1 برابر 1 ليتر و حجم بالن 2 برابر 5L است.

حل:

*****

فشارهاي جزئي و قانون فشارهاي جزئي دالتون

براي اجزاي سازنده‌ي يك مخلوط گازي مي‌توان كميت‌هايي مانند فشار جزئي و حجم جزئي را در نظر گرفت. فشار جزئي هر جزء در يك مخلوط گازي برابر فشاري است كه آن جزء اعمال مي‌كند، اگر تمام حجم مخلوط را در همان دماي مخلوط به تنهايي اشغال كند. برای فشار جزئی یک جز در مخلوط گازی می توان روابط زیر را در نظر گرفت:

قانون فشارهاي جزئي دالتون بيان مي‌كند كه فشار کلی يك مخلوط برابر مجموع فشارهاي جزئي تك تك اجزاي سازنده‌ي مخلوط است (در صورتيكه حجم ظرف و دما يكسان باشد).

مثال: هوا مخلوطي از گازهاي نيتروژن، اكسيژن و برخي گازهاي ديگر است. در صورتي كه درصد مولي اكسيژن در هوا برابر 21% باشد، فشار جزئي گاز اكسيژن در هوا چقدر است؟ فشار هوا را 1atm در نظر بگيريد.

حل:

*****

مثال: مخلوطي از گاز اكسيژن و گاز متان در ظرفي تحت فشار قرار دارد. فشار جزئي گاز اكسيژن در اين مخلوط چقدر است؟

حل:

*****

مثال: هوا را از روي يك توري سيمي داغ عبور مي‌دهيم. قسمتي از اكسيژن هوا به خاطر واكنش با توري سيمي داغ مصرف مي‌شود. كسر مولی اكسيژن در هواي ورودي برابر 0.21 و در هواي خروجي 0.15 است. با فرض استاندارد بودن شرايط به سؤالات زير پاسخ دهيد. فشار هوای ورودی و خروجی را یک اتمسفر در نظر بگیرید.

الف) فشار جزئي اكسيژن و نيتروژن را در هواي ورودي و خروجي حساب كنيد. كسر مولي نيتروژن را در هواي ورودي 0.78 در نظر بگيريد.

ب) در صورتي كه افزايش جرم توري سيمي به علت واکنش با اکسیژن و افزوده شدن اکسیژن باشد، چند ليتر هوا در قسمت ورودي استفاده شده است؟

حل:

الف)

در مورد اكسيژن می توانیم بصورت زیر عمل کنیم:

در مورد نیتروژن می توانیم بصورت زیر عمل کنیم:

ب)

راه حل اول:

فرض کنیم حجم هوای ورودی V لیتر بوده باشد، در اینصورت داریم:

راه حل دوم:

با توجه به قسمت (الف) بازای هر مول مخلوط ورودی، 0.0706 مول اکسیژن مصرف می شود. پس برای محاسبه تعداد مول مخلوط ورودی با توجه به مول اکسیژن مصرف شده داریم:

=1.562×=22.1 molتعداد مول مخلوط ورودی