Inhoud
Als je een vloeistof in een gesloten ruimte doet, zullen moleculen van het oppervlak van die vloeistof verdampen totdat de hele ruimte met damp is gevuld. De druk die door de verdampingsvloeistof wordt gecreëerd, wordt de dampdruk genoemd. Het kennen van de dampdruk bij een specifieke temperatuur is belangrijk omdat dampdruk een kookpunt van vloeistoffen bepaalt en gerelateerd is aan wanneer een ontvlambaar gas zal branden. Als de damp van een vloeistof op uw locatie gevaarlijk is voor uw gezondheid, helpt de dampdruk u te bepalen hoeveel van die vloeistof binnen een bepaalde tijd gas zal worden, en daarom of de lucht gevaarlijk is om te ademen. De twee vergelijkingen die worden gebruikt om de dampspanning van een zuivere vloeistof te schatten, zijn de vergelijking van Clausius-Clapeyron en de vergelijking van Antoine.
De vergelijking van Clausius-Clapeyron
Meet de temperatuur van uw vloeistof met behulp van een thermometer of thermokoppel. Kijk in dit voorbeeld goed naar benzeen, een veel voorkomende chemische stof die wordt gebruikt om verschillende kunststoffen te maken. Gebruik goed benzeen bij een temperatuur van 40 graden Celsius of 313,15 Kelvin.
Vind de latente verdampingswarmte voor uw vloeistof in een gegevenstabel. Dit is de hoeveelheid energie die nodig is om bij een specifieke temperatuur van een vloeistof naar een gas te gaan. De latente verdampingswarmte van benzeen bij deze temperatuur is 35.030 Joule per mol.
Vind de Clausius-Clapeyron-constante voor uw vloeistof in een gegevenstabel of uit afzonderlijke experimenten die de dampdruk meten bij verschillende temperaturen. Dit is slechts een integratieconstante die voortkomt uit het uitvoeren van de calculus die wordt gebruikt om de vergelijking af te leiden, en het is uniek voor elke vloeistof. Dampdrukconstanten worden vaak gerefereerd aan druk gemeten in millimeter Mercurius of mm Hg. De constante voor de dampspanning van benzeen in mm Hg is 18,69.
Gebruik de Clausius-Clapeyron-vergelijking om de natuurlijke log van de dampspanning te berekenen. De vergelijking van Clausius-Clapeyron zegt dat de natuurlijke log van de dampdruk gelijk is aan -1 vermenigvuldigd met de verdampingswarmte, gedeeld door de ideale gasconstante, gedeeld door de temperatuur van de vloeistof, plus een constante uniek voor de vloeistof.) Voor dit voorbeeld met benzeen bij 313,15 graden Kelvin, is de natuurlijke log van de dampspanning -1 vermenigvuldigd met 35,030, gedeeld door 8,314, gedeeld door 313,15, plus 18,69, wat gelijk is aan 5.235.
Bereken de dampspanning van benzeen bij 40 graden Celsius door de exponentiële functie te evalueren bij 5.235, wat 187,8 mm Hg is, of 25,03 kilopascal.
De vergelijking van Antoine
Vind de Antoine constanten voor benzeen bij 40 graden Celsius in een gegevenstabel. Deze constanten zijn ook uniek voor elke vloeistof en ze worden berekend met behulp van niet-lineaire regressietechnieken op basis van de resultaten van veel verschillende experimenten die de dampdruk bij verschillende temperaturen meten. Deze constanten waarnaar wordt verwezen in mm Hg voor benzeen zijn 6.90565, 1211.033 en 220.790.
Gebruik de Antione-vergelijking om de basis 10 log van de dampspanning te berekenen. De Antoine-vergelijking, met behulp van drie constanten die uniek zijn voor de vloeistof, zegt dat de basis 10 log van de dampdruk gelijk is aan de eerste constante minus de hoeveelheid van de tweede constante gedeeld door de som van de temperatuur en de derde constante. Voor benzeen is dit 6.90565 minus 1211.033 gedeeld door de som van 40 en 220.790, wat gelijk is aan 2.262.
Bereken de dampspanning door 10 te verhogen tot het vermogen van 2.262, wat overeenkomt met 182,8 mm Hg of 24,37 kilopascal.