Différence entre pression partielle et pression de vapeur

La pression partielle et la pression de vapeur sont des termes scientifiques couramment utilisés qui désignent la quantité de pression exercée par les composants du système, mais leur identité peut être source de confusion pour les autres. Il existe une distinction claire entre ces termes, y compris leurs effets et leur identité. Cet article expliquera plus en détail les différences entre ces termes. Il inclura également quelques exemples pour démystifier ses applications..

Commençons par souligner le concept de pression avant de pouvoir approfondir la distinction entre pression de vapeur et pression partielle. La pression est définie scientifiquement comme la force appliquée par unité de surface sur un objet ou une substance. Elle peut également être définie comme la force appliquée par les particules en collision les unes sur les autres et est souvent mesurée en utilisant le langage Pascal. En cas de collision de particules, l’équation des gaz et la théorie cinétique des gaz sont utilisées pour calculer la pression.

Quelle est la pression de vapeur?

La pression de vapeur peut s'appliquer aux phases liquides ou solides. C'est la pression exercée par la vapeur dans son équilibre thermodynamique sur son état liquide ou solide à une température donnée dans un système fermé lorsque la vapeur et le liquide (solide) sont en contact. Cette pression résulte de la vaporisation, qui est rendue possible par une chaleur accrue sur le solide ou le liquide. Ainsi, la température est utilisée comme mesure de la vaporisation et elle est directement proportionnelle à la pression de vapeur. Cela signifie que plus la température est élevée, plus la pression de vapeur est élevée.

Pendant la vaporisation, les molécules d'air s'échappent sous l'effet de l'énergie cinétique plus élevée dans l'air dans un système fermé. Puis, à l'équilibre, la pression de vapeur se crée entre la vapeur et sa forme condensée de liquide (solide). Dans les solutions où les forces intermoléculaires sont plus faibles, la pression de vapeur tend à être supérieure et, inversement, dans les solutions où les forces intermoléculaires sont plus fortes, la pression de vapeur est inférieure à.

La pression de vapeur peut également apparaître dans des mélanges idéaux, comme l'explique la loi de Raoult. Il indique que la pression de vapeur partielle d'un composant particulier dans un mélange liquide ou solide est égale à la pression de vapeur de ce composant multipliée par sa fraction molaire dans ce mélange à une température donnée. L'exemple ci-dessous illustrera que.

Exemple 1.

Étant donné un mélange idéal de 0,5 mol. éthanol et 1,5 mol. méthanol avec une pression de vapeur de 30KPa et 52KPa, respectivement, déterminent la pression de vapeur partielle de chaque composant.

Solution:

Le nombre total de moles est de 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. Selon la loi de Raoult, la pression de vapeur partielle est égale à la pression de vapeur multipliée par la fraction molaire de ce composant particulier. Dans ce cas, le P_méthanol = 1,5 / 2 * 52 = 39 KPa et P_l'éthanol = 0.5 / 2 * 30 = 7.5KPa.

Lorsque vous avez les pressions de vapeur partielles des composants dans le mélange, vous pouvez obtenir la pression de vapeur totale en les additionnant. À cet égard, 7,5 + 39 correspond à une pression de vapeur totale de 46,5 kPa du mélange de solutions d'éthanol et de méthanol..

Facteurs affectant la pression de vapeur

Identité des molécules

Comme déjà mentionné ci-dessus, les types de forces moléculaires déterminent la quantité de pression de vapeur à exercer. Si les forces sont plus fortes, alors moins de pression de vapeur apparaît, et si plus faible, plus de pression de vapeur apparaît. Par conséquent, la composition du liquide ou du solide affectera la pression de vapeur.

Température

Une température plus élevée entraîne une pression de vapeur plus élevée car elle active plus d'énergie cinétique pour casser les forces moléculaires et permettre ainsi aux molécules de s'échapper rapidement de la surface du liquide. Lorsque la pression de vapeur (pression de vapeur saturée) est égale à la pression externe (pression atmosphérique), le liquide commence à bouillir. Une température plus basse entraînera une pression de vapeur basse et il faudra du temps pour que le liquide bouille.

Loi de Dalton sur les pressions partielles

Quelle est la pression partielle?

L'idée de pression partielle a été proposée par le scientifique renommé John Dalton. Il a donné naissance à sa loi sur les pressions partielles, selon laquelle la pression totale exercée par un mélange idéal de gaz est égale à la somme des pressions partielles de chaque gaz. Supposons qu'un conteneur particulier soit rempli d'hydrogène, d'azote et d'oxygène, la pression totale, P_TOTAL, sera égal à la somme d'oxygène, d'azote et d'hydrogène. La pression partielle de tout gaz dans ce mélange est calculée en multipliant la pression totale par la fraction molaire du gaz individuel..

En résumé, la pression partielle est la pression exercée par un gaz particulier dans le mélange comme s'il agissait seul dans le système. Ainsi, vous ignorez les autres gaz lors de la détermination de la pression partielle d'un gaz individuel. Cette théorie peut être vérifiée en injectant, par exemple, 0,6 atm de O₂ dans un récipient de 10,0 L à une température de 230 K, puis en injectant 0,4 N de N₂ dans un récipient identique de la même taille et à la même température, puis combinez les gaz pour mesurer la pression totale; ce sera la somme des deux gaz. Ceci explique clairement la pression partielle d'un gaz individuel dans un mélange de gaz non réactifs.

Calcul de la pression partielle

Calculer la pression partielle est un jeu d'enfant puisque la loi de Dalton [1] prévoit des dispositions à cet effet. Cela dépendra des informations typiques fournies. Si, par exemple, la pression totale est donnée pour un mélange de gaz A et B ainsi que la pression de gaz A, la pression partielle de B peut être calculée en utilisant P_TOTAL = P_UNE + P_B. Le reste est constitué de manipulations algébriques. Mais dans le cas où seule la pression totale du mélange a été donnée, vous pouvez utiliser la fraction molaire du gaz B pour déterminer la pression partielle. La fraction molaire, notée X, peut être trouvée en divisant les moles de gaz B par le nombre total de moles du mélange gazeux. Ensuite, pour trouver la pression partielle, multipliez la fraction molaire, X, par la pression totale. L'exemple ci-dessous précise que.

Exemple 2.

Un mélange d’azote et d’oxygène, contenant respectivement 2,5 et 1,85 mole de moles, est injecté dans un récipient de 20,0 L à une pression totale de 4atm; calculer la pression partielle exercée par l'oxygène gazeux.

Solution:

Le nombre total de moles dans le mélange est 2,5 + 1,85 = 4,35 moles. Donc, la fraction molaire de l'oxygène, X_o, sera 1,85 moles / 4,35 moles = 0,425 moles. La pression partielle d'oxygène sera de 0,425 * 4atm = 1,7atm. La pression partielle du gaz restant peut être calculée selon la même approche ou en utilisant l'oxygène et la pression totale, comme le précise la loi de Dalton sur les pressions partielles, selon laquelle la pression totale des gaz non réactifs est égale à la somme de les pressions partielles.

Différence entre vapeur et pression partielle

D'après les explications ci-dessus, il apparaît que la pression de vapeur et la pression partielle sont deux pressions distinctes. La pression de vapeur s’applique aux phases liquide et solide tandis que la pression partielle s’applique à la phase gazeuse. La pression de vapeur s’exerce en transition de phase après que suffisamment de chaleur a été ajoutée à la solution, ce qui entraîne la fuite de ses molécules dans un système fermé..

La différence principale entre pression partielle et pression de vapeur est que la pression partielle correspond à la pression exercée par un gaz individuel dans un mélange comme s'il était seul dans ce système, tandis que la pression de vapeur correspond à la pression exercée par la vapeur dans son équilibre thermodynamique avec son état condensé de liquide ou de solide. Le tableau ci-dessous donne une comparaison concise de ces pressions.

La pression de vapeur	Pression partielle
Il est exercé par des vapeurs liquides ou solides sur sa phase condensée en équilibre	Il est exercé par des gaz individuels dans un mélange de gaz non réactif
Bien expliqué par la loi de Raoult	Bien expliqué par la loi de Dalton
Applicable en phase solide et liquide	Applicable en phase gazeuse uniquement
Indépendamment de la surface ou du volume du système	Calculé en utilisant les gaz dans le même volume
Calculé en utilisant la fraction molaire du soluté	Calculé en utilisant la fraction molaire du gaz

Emballer!

Pression de vapeur et pression partielle sont deux termes scientifiques importants utilisés pour déterminer les effets des forces appliquées par la vapeur et les gaz, respectivement, dans un système fermé donné à des températures données. Leur principale différence réside dans le domaine d'application de la pression de vapeur appliquée aux phases liquide ou solide, tandis que la pression partielle est appliquée à un gaz individuel dans un mélange de gaz parfaits dans un volume donné..

La pression partielle est facilement calculée en suivant la loi de Dalton sur les pressions partielles, tandis que la pression de vapeur est calculée en appliquant la loi de Raoult. Dans un mélange donné, chaque composant gazeux exerce sa propre pression, appelée pression partielle indépendante des autres gaz. Et lorsque vous doublez les moles de tout composant avec la température restant constante, vous augmentez sa pression partielle. Selon la relation Clausius-Clapeyron [2], la pression de vapeur augmente avec la température.

Avec les informations susmentionnées, vous devriez être capable de faire la distinction entre pression de vapeur et pression partielle. Vous devriez également pouvoir les calculer en utilisant les fractions molaires et en les multipliant par la pression totale. Nous vous avons donné des exemples typiques pour expliquer l'application de ces pressions..