Als u een vloeistof in een afgesloten ruimte stopt, zullen moleculen van het oppervlak van die vloeistof verdampen totdat de hele ruimte is gevuld met damp. De druk die door de verdampingsvloeistof wordt gecreëerd, wordt de dampspanning genoemd. Het is belangrijk om de dampspanning bij een specifieke temperatuur te kennen, omdat de dampdruk het kookpunt van een vloeistof 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 dampspanning u te bepalen hoeveel van die vloeistof binnen een bepaalde tijd gas zal worden, en dus 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 Clausius-Clapeyron-vergelijking en de Antoine-vergelijking.

De Clausius-Clapeyron-vergelijking

Meet de temperatuur van uw vloeistof met een thermometer of thermokoppel. In dit voorbeeld kijken we naar benzeen, een veel gebruikte chemische stof die wordt gebruikt om verschillende kunststoffen te maken. We gebruiken 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 van een vloeistof naar een gas te gaan bij een specifieke temperatuur. De latente verdampingswarmte van benzeen bij deze temperatuur is 35.030 joule per mol.

Vind de constante Clausius-Clapeyron voor je vloeistof in een gegevenstabel of uit afzonderlijke experimenten die de dampspanning bij verschillende temperaturen meten. Dit is slechts een integratieconstante die afkomstig is van het uitvoeren van de calculus die wordt gebruikt om de vergelijking af te leiden, en deze is uniek voor elke vloeistof. De dampdrukconstanten worden vaak gerelateerd aan de druk gemeten in millimeters kwik of mm Hg. De constante voor de dampspanning van benzeen in mm van Hg is 18,69.

Gebruik de Clausius-Clapeyron-vergelijking om de natuurlijke log van de dampspanning te berekenen. De Clausius-Clapeyron-vergelijking zegt dat de natuurlijke log van de dampspanning gelijk is aan -1 vermenigvuldigd met de hitte van verdamping, gedeeld door de ideale gasconstante, gedeeld door de temperatuur van de vloeistof, plus een constante die uniek is voor de vloeistof.) Voor dit voorbeeld met benzeen op 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, dat is 187.8 mm van Hg, of 25.03 kilopascal.

The Antoine-vergelijking

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 de resultaten van veel verschillende experimenten die de dampspanning bij verschillende temperaturen meten. Deze constanten die verwijzen naar mm van Hg voor benzeen zijn 6.90565, 1211.033 en 220.790.

Gebruik de Antione-vergelijking om de log van de dampspanning van basis 10 te berekenen. De vergelijking van Antoine, die drie constanten gebruikt die uniek zijn voor de vloeistof, zegt dat de log van de dampbodem 10 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 overeenkomt met 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 kilopascals .

Tip

Noch het totale volume noch andere gassen in dezelfde ruimte, zoals lucht, hebben invloed op de hoeveelheid verdamping en de resulterende dampspanning, dus hebben ze geen invloed op de dampspanning. berekening.

De dampdruk van een mengsel wordt berekend met de wet van Raoult, die de dampdrukken van de afzonderlijke componenten vermenigvuldigt met hun molfractie.

Waarschuwing

De Clausius- Clapeyron- en Antoine-vergelijkingen geven alleen schattingen van de dampspanning bij een specifieke temperatuur. Als u weet wat de juiste dampspanning is voor uw toepassing, moet u deze meten.