Ćwiczenia 12 Zadanie 12.4D

Transkrypt

1 Sylwester Arabas (ćwiczenia do wykładu prof. Hanny Pawłowskiej) Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego 26 maja 2011 r.

2 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

3 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

4 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

5 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

6 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

7 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

8 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

9 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie do jakiego poziomu musiałaby się zwiększyć zawartość CO 2 w powietrzu aby napoje gazowane nie bąbelkowały. prawo Henry ego: p CO2 = X CO2 1 K CO2 henrys-law.org: K 1 CO 2 1, Pa CO 2 w wodzie: m CO 2 V 4000 mg dm 3 X CO2 4 g/kg 18 g/mol 1000 g/kg 44 g/mol = 1, CO 2 w powietrzu: n CO 2 n 400 ppmv p CO2 = 1000 hpa 400 ppmv = 40 Pa w równowadze: p CO2 = 1, , = 2, Pa (ciśnienie CO 2 pod kapslem! pssssstt ) ppmv

10 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

11 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

12 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

13 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

14 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

15 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie stałej K w prawie Henry ego dla przypadku równowagi pary wodnej nad powierzchnią wody. p = X 1 K (prawo Henry ego) X 1 K 1 p 0 dla X 1 p X p 0 (prawo Raoulta)

16 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

17 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

18 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

19 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

20 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

21 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

22 : polecenie / rozwiązanie Wyznaczenie (w przybliżeniu) przy jakiej wilgotności względnej wzgledem czystej wody występuje stan nasycenia względem roztworu 10g/kg nielotnej rozpuszczalnej substancji w wodzie. Wykonanie obliczeń dla przypadku substancji nie podlegającej dysocjacji (np. cukier M 342 g mol ) oraz dla substancji dysocjującej na dwa jony (np. sól kuchenna M 58 g p = X p 0 e s = X RH = e RH = e e s = 100% RH RH =100% = es 18 g/mol = X mol ). dla cukru: X = 1 10 g 990 g 342 g/mol = 99,95% dla soli: X = g 18 g/mol 990 g 58 g/mol = 99,37%... wpływa to też na temperaturę topnienia/zamarzania!

23 : polecenie / rozwiązanie Sprawdzenie jak zachowywałaby się woda gazowana gdyby atmosfera Ziemska miała skład chemiczny taki jak atmosfera Wenus? ile jest CO w 2 ile jest CO w 2 (źródło: solarsystem.nasa.gov)

24 m, n, V roztwór (ang. solution) m B, n B, V B m A, n A n B, V A X B = n B m A n B V n B n A +n B substancja rozpuszczona (ang. solute) rozpuszczalnik (ang. solvent) molalność, stężenie molalne (dawniej stężenie molarne, molarność; ang. molality, molal concentration) molarność, stężenie molarne (zależy od temperatury, dawniej molowość, stężenie molowe; ang. molarity, molar concentration) ułamek molowy (ang. mole fraction) roztwór idealny to roztwór którego energia wewnętrzna i objętość składa się addytywnie z energii i objętości wszystkich składników (V = V A + V B ) roztwór o zerowej entalpii mieszania 1 1 np. objętość roztworu alkoholu i wody w typowych proporcjach jest o ok 5% mniejsza od sumy objętości składników

25 prawo Henry ego (przybliżenie dla roztworów idealnych) p B = X B 1 K B (K B K B (T ) wsp. rozpuszczalności, ang. solubility 2 ) opisuje zależność ciśnienia parcjalnego pary substancji (np. CO 2 ) od jej zawartości w roztworze (np. w napoju gazowanym) dla stanu równowagi lotność (ang. volatility) β = p B X B (p B - ciśnienie parcjalne pary nad roztworem w stanie równ.) prawo Raoulta (przybliżenie dla roztworów idealnych) p A = X A p 0 A (gdzie p 0 A = p A XB =0 ) opisuje zależność ciśnienia parcjalnego pary rozpuszcalnika (np. wody) z zawartością substancji rozpuszczonej (np. soli w wodzie) dla stanu równowagi 2 Listę około 2200 wartości współczynników dla ponad 900 substancji znaleść można na stronie Rolfa Sandera pt. Henry s Law Constants (Solubilities)

26 Ile jest CO 2 w (źródło: 350.org)

27 Ile jest CO 2 w napoju gazowanym?