Indhold
Hvis du lægger en væske i et lukket rum, fordampes molekyler fra overfladen af den væske, indtil hele rummet er fyldt med damp. Det tryk, der skabes af den fordampende væske, kaldes damptrykket. At kende damptrykket ved en bestemt temperatur er vigtigt, fordi damptrykket bestemmer et væskekogepunkt og er relateret til, hvornår en brandfarlig gas vil brænde. Hvis dampen af en væske på dit sted er farlig for dit helbred, hjælper damptrykket dig med at bestemme, hvor meget af den væske, der bliver gas i en given tidsperiode, og derfor om luften vil være farlig at indånde. De to ligninger, der bruges til at estimere damptrykket af en ren væske, er Clausius-Clapeyron-ligningen og Antoine-ligningen.
Clausius-Clapeyron ligningen
Mål temperaturen på din væske ved hjælp af et termometer eller termoelement. Se i dette eksempel godt på benzen, et almindeligt kemikalie, der bruges til fremstilling af flere plastmaterialer. Brug godt benzen ved en temperatur på 40 grader eller 313,15 Kelvin.
Find den latente fordampningsvarme for din væske i en datatabel. Dette er den mængde energi, det tager at gå fra en væske til en gas ved en bestemt temperatur. Den latente fordampningsvarme af benzen ved denne temperatur er 35.030 Joule pr. Mol.
Find Clausius-Clapeyron-konstanten for din væske i en datatabel eller fra separate eksperimenter, der måler damptryk ved forskellige temperaturer. Dette er bare en integrationskonstant, der kommer fra at udføre den beregning, der bruges til at udlede ligningen, og den er unik for hver væske. Damptrykskonstanter henvises ofte til tryk målt i millimeter kviksølv eller mm Hg. Konstanten for damptrykket af benzen i mm Hg er 18,69.
Brug Clausius-Clapeyron ligningen til at beregne den naturlige log for damptrykket. Clausius-Clapeyron-ligningen siger, at den naturlige log for damptrykket er lig med -1 ganget med fordampningsvarmen, divideret med Ideal Gas-konstanten divideret med væskens temperatur plus en konstant unik for væsken.) I dette eksempel med benzen ved 313,15 grader Kelvin er den naturlige log for damptrykket -1 ganget med 35.030 divideret med 8.314 divideret med 313.15 plus 18.69, hvilket er lig med 5.235.
Beregn damptrykket af benzen ved 40 grader celsius ved at vurdere den eksponentielle funktion ved 5.235, hvilket er 187,8 mm Hg, eller 25,03 kilopascals.
Antoine-ligningen
Find antoinkonstanterne for benzen ved 40 grader celsius i en datatabel. Disse konstanter er også unikke for hver væske, og de beregnes ved anvendelse af ikke-lineær regressionsteknikker på resultaterne af mange forskellige eksperimenter, der måler damptrykket ved forskellige temperaturer. Disse konstanter, der henvises til mm Hg for benzen, er 6,90565, 1211,033 og 220,790.
Brug Antione-ligningen til at beregne log 10 for damptrykket. Antoine-ligningen, der bruger tre konstanter, der er unik for væsken, siger, at baseloggen 10 for damptrykket er lig med den første konstant minus mængden af den anden konstant divideret med temperaturen og den tredje konstant. For benzen er dette 6,90565 minus 1211,033 divideret med summen 40 og 220,790, hvilket er lig med 2.262.
Beregn damptrykket ved at hæve 10 til effekten 2.262, hvilket svarer til 182,8 mm Hg eller 24,37 kilopascals.