Парциальное давление газа
При определении молекулярных весов газообразных веществ очень часто приходится измерять объем газа, собранного над водой и потому насыщенного водяным паром. Определяя в этом случае давление газа, необходимо вводить поправку на парциальное давление водяного пара.
Парциальным давлением называется та часть общего давления, производимого газовой смесью, которая приходится на долю данного газа.
Напомним, что давление газа при неизменной температуре зависит только от числа молекул, содержащихся в единице объема газа. Поэтому, находясь в смеси с другими газами в каком-либо сосуде и будучи равномерно распределенным по всему объему сосуда, каждый газ производит такое же давление, как если бы он один занимал весь сосуд.
Положим, например, что в пустой сосуд емкостью 1 л вводятся 250 мл водорода и 750 мл азота, находившихся до смешивания под давлением 1ат. Если мы сперва введем в сосуд только водород, то вследствие увеличения объема в четыре раза производимое водородом давление уменьшится тоже в четыре раза и станет равным 1/4 ат.
Последующее введение азота не изменит числа молекул водорода в сосуде, следовательно, не изменит и его давления, которое останется равным 1/4 ат. Это и будет парциальное давление водорода в смеси.
В свою очередь азот, увеличившись в объеме при введении в сосуд с 750 мл до 1000 мл, станет производить давление в 4/3 раза меньшее, чем до смешивания. Другими словами, его парциальное давление будет 3/4 ат.Общее же давление газовой смеси будет, очевидно, равно 1 ат, т. е. сумме парциальных давлений отдельных газов. Таким образом, парциальное давление газа в смеси равно тому давлению, которое он производил бы один, занимая такой же объем, какой занимает смесь.
Положим, что мы собрали над водой 570 мл влажного газа при температуре 15° и давлении 780,8 мм. Это давление складывается из двух величин — парциального давления самого газа и давления насыщенного водяного пара. Последнее при каждой температуре имеет вполне определенную величину, в частности при 15° оно равно 12,8 мм рт. ст.
Следовательно, парциальное давление газа в данном случае равно 780,8— 12,8 = 768 мм. Приводя измеренный объем газа к нормальным условиям, мы должны ввести в расчетную формулу его парциальное давление (768мм), а не общее давление газовой смеси (780,8 мм):
Если не учитывать поправки на влажность, то вместо найденного объема получим:
Ошибка составит 9,1 мл, т. е. около 1,5%, что можно допустить только при очень грубых расчетах.