2011/2012 tavaszi félév 2. óra Tananyag: 2. Gázelegyek, gőztenzió Gázelegyek összetétele, térfogattört és móltört egyezősége Gázelegyek sűrűsége Relatív sűrűség Parciális nyomás és térfogat, Dalton-törvény, Amagatszabály Gőztenzió Relatív páratartalom Benkő Zoltán jegyzete: 4. fejezet Eredeti Veszprémi Tamás szerkesztette(digitálisan Csonka Gábor) jegyzet: III. fejezet (Gáztörvények) 1
Fontosabb tudnivalók: Általános gáztörvény: Gázelegyek esetén a térfogattört és a móltört azonos! Parciális nyomás: Parciális térfogat: Dalton törvény: egy adott gázelegyben a komponensek parciális nyomásának összege megadja a gázelegy össznyomását (p összes ). N-komponens esetén: Amagat szabály: egy adott gázelegyben a komponensek parciális térfogatainak összege megadja a gázelegy össztérfogatát (V összes ). N-komponens esetén: Gázok sűrűsége: Relatív sűrűség (pl. H 2 -re vonatkoztatva, ugyanabban az állapotban (p,t) számítva): r rel = r kérdés /r H2 Gőztenzió: folyadékkal vagy szilárd anyaggal egyensúlyban lévő telített gőz nyomása adott hőmérsékleten. a folyadékból keletkezett gőz nyomásának és az adott anyag azonos hőmérsékletén vett gőztenziójának a hányadosa. Általában százalékban fejezzük ki az értékét. 2
4.4. példa: (Benkő jegyzet) Egy 25,00 dm3 térfogatú gázpalackban a nyomás kezdeti értéke 5,000 MPa, a hőmérséklet pedig 300,0 K. A palackban található ideális gáz 30,0%-át kiengedjük, melynek során az palackban található gáz hőmérséklete 275,0 K-re csökken. Mekkora lett a palackban a nyomás? Megvárjuk, hogy a gáz visszamelegedjen 300,0 K-re. Mekkora lesz ekkor a nyomás a gázpalackban? A gázpalack hőtágulásától tekintsünk el! 3
4.7. példa: (Benkő jegyzet) Egy gázpalack térfogata 23,00 liter, 310,0 K hőmérsékleten a benne található héliumgáz nyomása 2000,0 kpa. Mekkora a héliumgáz tömege? A gázpalack legfeljebb 5,500 MPa nyomást bír ki. Maximálisan mekkora hőmérsékletre emelhetjük biztonságosan a hőmérsékletet? (Eközben a palack térfogata nem változik.) 4
4.8. példa: (Benkő jegyzet) Mekkora a nitrogéngáz (N2) sűrűsége 450,0 K hőmérsékleten és 1,010 bar nyomáson? Azonos nyomás mellett mekkora hőmérsékleten lenne a nitrogéngáz sűrűsége 1,000 g/dm3? Ar(N) = 14,00. 5
4.11. példa: (Benkő jegyzet) Állapítsuk meg a következő gázok sűrűségét 101 325 Pa nyomáson és 273,15 K hőmérsékleten, valamint számítsuk ki ezen gázok azonos állapotú nitrogéngázra vonatkoztatott sűrűségét is: NO 2, NH 3, NF 3! Ar(N) = 14,00 Ar(O) = 16,00 Ar(H) = 1,00 Ar(F) = 19,00. 6
4.14. példa: (Benkő jegyzet) Egy oxigénből és argonból álló gázelegyben az oxigén anyagmennyisége 0,750 mól. A gázelegy térfogata 3750 cm3, össznyomása pedig 1662,8 kpa 300,0 K hőmérsékleten. Mekkora az oxigén parciális térfogata és parciális nyomása? Állapítsuk meg a keverék átlagos moláris tömegét! M(O2) = 32,00 g/mol M(Ar) = 40,00 g/mol. 7
4.18. példa: (Benkő jegyzet) Egy szoba méretei: 4,00 m *5,30 m *3,20 m. A szobában 101,31 kpa nyomású, 298,0 K hőmérsékletű száraz levegő (21,0 térfogat% O2, 79,0 térfogat% N2) van. Felmosás során legfeljebb mekkora térfogatú víz borulhat ki a padlóra, hogy annak teljes mennyisége el tudjon párologni? Mi lesz a szoba levegőjének mólszázalékos, illetve tömegszázalékos összetétele egyensúlyban, ha feltételezzük, hogy a szobából nem tud eltávozni sem levegő, sem vízpára? A víz gőztenziója 298 K hőmérsékleten: 3,17 kpa. Ar(N): 14,00; Ar(O): 16,00. 8
Minta ZH_2009 A2-es feladat A. Egy nitrogen-oxigen gazelegyben a nitrogen (N2) parcialis nyomasa 120,0 kpa, az oxigene (O2) pedig 80,0 kpa. M(N2): 28,0; M(O2): 32,0. a. Mekkora az elegyben a nitrogen moltortje? x(n2): (4p) b. Mekkora a gazkeverek atlagos molaris tomege? M átlag : (4p) c. Mekkora a fenti gazkeverek sőrősege, ha a hımerseklet 356 K? d: (4p) d. Mekkora 1,00 mol gazelegy terfogata 356 K-en a fenti nyomason? V: (4p) e. Hany K-en lesz 1,00 mol gazelegy terfogata 18,707 dm3, hogyha a parcialis nyomasok erteke nem valtozik ekozben? T: (4p) 9
Minta ZH_2009 A2-es feladat B. Egy 10,00 m3-es, legmentesen lezart tartalyban 340,0 K hőmérsékletű, vizgőzre telitett levegő van, a tartályban az össznyomás 101,0 kpa. Hány gramm cseppfolyós víz (M=18,0 g/mol) fog kicsapódni, ha a tartályban a hőmérsékletet 300,0 K-re csökkentjük? A folyamat során a tartály térfogata nem változik. A keletkező cseppfolyós víz térfogatát hanyagolja el! A víz gőztenziója 340 K-en 29,80 kpa, 300 K- en 2,60 kpa. m(h2o): (10p) Összesen: dddddddd (30p) 10