Dalton se wet: Verskil tussen weergawes
Content deleted Content added
No edit summary |
No edit summary |
||
Lyn 1:
In [[chemie]] en [[fisika]] stel '''Dalton se wet''' (ook Dalton se wet van [[parsiële druk]]) dat die totale druk van 'n mengsel van nie-reagerende gasse gelyk is aan die som van die parsiële druk van die individuele gasse. Hierdie empiriese wet is in 1801 deur [[John Dalton]] waargeneem en in 1802 gepubliseer en is verwant aan die [[ideale gaswet]]te.
Die druk van 'n mengsel van nie-reagerende gasse kan soos volg gedefinieer word:
Line 12 ⟶ 10:
waar ''x<sub>i</sub>'' die [[molfraksie]] is van die ''i''<sup>de</sup> komponent in die totale mengsel van ''n'' komponente.
Om die eienskappe van die gasmengsel te bepaal, kan elke gas afsonderlik beskou word by die gas se parsiële druk en die mengsel se temperatuur. Om dit te illustreer kan die volgende voorbeeld gebruik word.
==Voorbeeld==
Veronderstel jy het 'n gasmengsel van 100 kmol wat bestaan uit 40 mol% metaan (CH<sub>4</sub>) en 60 mol% stoom (H<sub>2</sub>O) by 200 °C en 1000 kPa(a), dan sal die parsiële druk van CH<sub>4</sub> 400 kPa(a) wees en die parsiële druk van H<sub>2</sub>O 600 kPa(a) wees. Die gasmengsel kan beskou word as die twee aparte gasse by die volgende toestande:
* CH<sub>4</sub>: 40 kmol, 400 kPa(a), 200 °C
* H<sub>2</sub>O: 60 kmol, 600 kPa(a), 200 °C
Die totale entalpie van die gasmengsel sal die som wees van:
* die entalpie van metaan by 400 kPa(a) en 200 °C, en
* die entalpie van stoom by 600 kPa(a) en 200 °C
Let daarop dat die stoom in die mengsel hierbo oorverhitte stoom is. Volgens stoomtabelle is die dampdruk van stoom by 200 °C, 1555 kPa(a). Die werklike druk is dus laer as die dampdruk.
Of die doupunttemperatuur by 600 kPa(a) is 159 °C. Die werklike temperatuur is dus hoër as die doupunttemperatuur.
Wat sal gebeur as dieselfde mengsel steeds by 1000 kPa(a) is, maar by 100 °C in plaas van 200 °C is?
Indien beide metaan en water in die dampfase is, sou die gasmengsel uit die volgende bestaan het:
* CH<sub>4</sub>: 40 kmol, 400 kPa(a), 100 °C
* H<sub>2</sub>O: 60 kmol, 600 kPa(a), 100 °C
In hierdie geval is die stoom egter onder versadigingspunt: Volgens stoomtabelle is die dampdruk van stoom by 100 °C, 101.325 kPa. Dit is aansienlik laer as 600 kPa(a). Of die doupunttemperatuur by 600 kPa(a) is 159 °C, dus is die werklike temperatuur aansienlik laer as die doupunttemperatuur.
Hoe sal so 'n mengsel lyk?
Die maksimum hoeveelheid water wat in die gasfase kan wees is wanneer die water by die dampdruk is. Dus, wanneer die parsiële druk van water in die gasmengsel gelyk is aan die dampdruk.
Volgens Dalton se wet sal die molfraksie van water in die gasmengsel dus die volgende wees:
:<math>y_{H_2O} = \frac{p_i}{P_{totaal}} = \frac{p_i^{\star}}{P_{totaal}} = \frac{101.325}{1000} = 0.101</math>
Daarom sal die molfraksie van metaan die volgende wees: 1 - 0.101 = 0.899
Die parsiële druk van metaan kan nou met Dalton se wet uitgewerk word:
:<math>P_{totaal} = p_{CH_4} + p_{H_2O}</math>
:<math>p_{CH_4} = P_{totaal} - p_{H_2O} = 1000 - 101.325 = 989.7 \ kPa(a)</math>
Die totale mol gas kan dus soos volg uitgewerk word:
:<math>y_{CH_4} = \frac{M_{CH_4}}{M_{totaal}}</math>
:<math>M_{totaal} = \frac{M_{CH_4}}{y_{CH_4}} = \frac{40}{0.899} = 44.5 \ kmol</math>
Die mol stoom in die gasfase is dus:
:<math>M_{H_2O} = M_{totaal} - M_{CH_4} = 44.5 - 40 = 4.5 \ kmol</math>
En die mol stoom in vloeistoffase is dus 60 - 4.5 = 55.5 kmol.
Die mengsel sal dus uit die volgende bestaan:
* CH<sub>4</sub> (gas): 40 kmol, 989.7 kPa(a), 100 °C
* H<sub>2</sub>O (gas): 4.5 kmol, 101.3 kPa(a), 100 °C
* H<sub>2</sub>O (vloeistof): 55.5 kmol, 1000 kPa(a), 100 °C
Let daarop dat die water in die gasfase by doupunttemperatuur is. Dus, indien die mengsels net 'n bietjie afgekoel word, sal die waterdamp in die gas begin kondenseer.
== Kyk ook ==
| |||