13,8: Тиск пари
- Page ID
- 19258
Що змушує цю іграшку рухатися?
Питна качка - це іграшка, з якою багато дітей (і дорослих) люблять грати. Побачити питну качку в дії можна в відео нижче:
Рух качки ілюструє фізичний принцип, який називається тиском пари. У міру зміни тиску пари рідина в качці рухається вгору і вниз, змушуючи качку рухатися.
Тиск пари
При закритті частково заповненої ємності з рідиною пробкою деякі молекули рідини на поверхні випаровуються в парову фазу. Однак молекули пари не можуть вирватися з контейнера. Отже, через певний проміжок часу простір над рідиною досягає точки, де вона не може більше утримувати молекули пари. Тепер деякі молекули пари конденсуються назад у рідину. Система досягає точки, де швидкість випаровування дорівнює швидкості конденсації (див. Малюнок нижче). Це вважається динамічною рівновагою між рідкою і паровою фазою.
![](https://chem.libretexts.org/@api/deki/files/78476/CK12_Screenshot_13-9-1.png)
Динамічну рівновагу можна проілюструвати рівнянням з подвійною стрілкою, що означає, що реакція відбувається в обох напрямках і з однаковою швидкістю.
\[\ce{H_2O} \left( l \right) \rightleftharpoons \ce{H_2O} \left( g \right)\nonumber \]
Напрямок вперед представляє процес випаровування, тоді як зворотний - процес конденсації.
Оскільки вони не можуть вийти з контейнера, молекули пари над поверхнею рідини чинять тиск на стінки контейнера. Тиск пари - це міра тиску (сили на одиницю площі), що чиниться газом над рідиною в герметичній ємності. Тиск пари - це властивість рідини, заснована на силі її міжмолекулярних сил. Рідина зі слабкими міжмолекулярними силами легше випаровується і має більш високий тиск пари. Рідина з більш сильними міжмолекулярними силами не випаровується легко, і, таким чином, має більш низький тиск пари. Наприклад, діетиловий ефір - неполярна рідина зі слабкими силами дисперсії. Тиск його пари при\(20^\text{o} \text{C}\) є\(58.96 \: \text{kPa}\). Вода - полярна рідина, молекули якої притягуються один до одного відносно сильним водневим зв'язком. Тиск пари води при цьому\(20^\text{o} \text{C}\) тільки\(2.33 \: \text{kPa}\), набагато менше, ніж у діетилового ефіру.
Тиск і температура пари
Тиск пари залежить від температури. Коли рідина в закритій ємності нагрівається, більше молекул виходить з рідкої фази і випаровується. Більша кількість молекул пари частіше вдаряє стінки ємності, в результаті чого збільшується тиск. У таблиці нижче показана температурна залежність тиску пари трьох рідин.
Таблиця\(\PageIndex{1}\): Тиск пари (у\(\text{kPa}\) трьох рідинях при різних температурах | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
\ (\ pageIndex {1}\): Тиск пари (у трьох\(\text{kPa}\) рідинях при різних температурах» style="vertical-align:middle; "> | \(0^\text{o} \text{C}\) | \(20^\text{o} \text{C}\) | \(40^\text{o} \text{C}\) | \(60^\text{o} \text{C}\) | \(80^\text{o} \text{C}\) | \(100^\text{o} \text{C}\) |
\ (\ pageIndex {1}\): Тиск пари (у\(\text{kPa}\) трьох рідинях при різних температурах» style="vertical-align:middle; ">Вода | 0,61 | 2.33 | 7.37 | 19.92 | 47.34 | 101.33 |
\ (\ pageIndex {1}\): Тиск пари (у\(\text{kPa}\) трьох рідинях при різних температурах» style="vertical-align:middle; ">Етанол | 1.63 | 5.85 | 18.04 | 47.02 | 108.34 | 225.75 |
\ (\ pageIndex {1}\): Тиск пари (у\(\text{kPa}\) трьох рідинях при різних температурах» style="vertical-align:middle; ">Діетиловий ефір | 24.70 | 58.96 | 122.80 | 230.65 | 399.11 | 647.87 |
Зверніть увагу, що температурна залежність тиску пари не лінійна. Від\(0^\text{o} \text{C}\) до\(80^\text{o} \text{C}\), тиск пари води збільшується на\(46.73 \: \text{kPa}\), при цьому воно збільшується лише на проліт\(53.99 \: \text{kPa}\) в двадцять градусів від\(80^\text{o} \text{C}\) до\(100^\text{o} \text{C}\).
Коли-небудь намагалися кип'ятити воду на вершині гори? Дослідіть взаємозв'язок між висотою, тиском пари та температурою кипіння в цьому моделюванні:
Резюме
- Тиск пари - це міра тиску, що чиниться газом над рідиною в герметичній ємності.
- Сильні міжмолекулярні сили виробляють меншу швидкість випаровування і менший тиск пари.
- Слабкі міжмолекулярні сили виробляють більш високу швидкість випаровування і більш високий тиск пари.
- Зі збільшенням температури тиск пари збільшується.
Рецензія
- Визначте тиск пари.
- Як впливають міжмолекулярні сили на тиск пари?
- Як температура впливає на тиск пари?