29. Парциальные давления

Давление, записанное в виде: P_i=N_ikT/ V,

где i= 1,2,..., r, называется парциальным. Здесь r– число газов в смеси;

N_i– число молекул i-го газа;

V– объем смеси;

k– постоянная Больцмана;

Т – температура.

Оно может быть найдено, если все основные параметры газа известны:

P_i = m_iR_iT/ V =m_iR_i/ mR = Pg_iR_i/ R = Pg_iM/M_i

Если смесь задается объемными долями, то для получения парциального давления каждого газа обращаются к закону Бойля-Мариотта, из которого можно найти, что при Т = const:

P_iV = PV_i и P_i = PV_i / V = r_iP.

Парциальное давление любого газа вычисляется как произведение общего давления смеси газов на его объемную долю. Последнее уравнение используют при решении технических задач и при проверке тепловых установок. Объемные доли газов получают на опыте, используя газоанализаторы.

Физический смысл парциального давления Piсостоит в том, что это есть давление i-го газа при условии, что он занимал бы объем V.

Закон Дальтона отражает зависимость между давлением смеси идеальных газов и их парциальными давлениями. Он гласит: давление смеси rидеальных газов и сумма их парциальных давлений равны между собой. Математическая формулировка закона Дальтона выглядит следующим образом:

Р = Р₁ + Р₂ + ...+ P_r= NkT/ V,

где N = N₁ + N₂ +... + N_r – число молекул в смеси r газов.

Давление, которое оказывают молекулы каждого из rидеальных газов, не зависит от давления, оказываемого молекулами остальных газов. Причина такого явления заключается в том, что молекулы в идеальном газе не взаимодействуют. Было показано на опыте, что на высоких давлениях (порядка Ю⁶ Па) закон Дальтона не выполняется.