محاسبه فشار بخار: برآورد ناپایداری ماده

فشار بخار مواد رایج را در دماهای مختلف با استفاده از معادله آنتوان محاسبه کنید. این ابزار برای کاربردهای شیمی، مهندسی شیمی و ترمودینامیک ضروری است.

تخمین‌زن فشار بخار

ماده را انتخاب کنید

H₂O - مایعی بی‌رنگ و بی‌بو که برای زندگی ضروری است

دما

°C

محدوده معتبر: 1°C تا 100°C

فشار بخار

کپی

غیر قابل دسترسیmmHg

فرمول محاسبه

معادله آنتوان:

log₁₀(P) = 8.07131 - 1730.63/(233.426 + T)

فشار بخار در مقابل دما

Loading chart...

نمودار تغییرات فشار بخار با دما را نشان می‌دهد

📚

مستندات

محاسبه فشار بخار: تخمین دقیق فشار بخار مواد مختلف

مقدمه‌ای بر فشار بخار

فشار بخار یک خاصیت فیزیکی بنیادی است که فشار ناشی از بخار در تعادل ترمودینامیکی با فازهای متراکم آن (جامد یا مایع) در دماهای مشخص را نشان می‌دهد. این محاسبه‌گر فشار بخار یک روش ساده اما قدرتمند برای تخمین فشار بخار مواد مختلف در دماهای مختلف با استفاده از معادله آنتوان ارائه می‌دهد. چه شما یک دانشجوی شیمی، تکنسین آزمایشگاه، یا مهندس شیمی باشید، درک فشار بخار برای پیش‌بینی رفتار فازی، طراحی فرآیندهای تقطیر و اطمینان از ایمنی در کار با مواد شیمیایی بسیار مهم است.

این محاسبه‌گر به شما اجازه می‌دهد تا از میان مواد رایج مانند آب، الکل‌ها و حلال‌های آلی انتخاب کنید و سپس به‌طور آنی فشار بخار را در دمای مشخص شده محاسبه کنید. با تجسم رابطه بین دما و فشار بخار، می‌توانید بهتر ویژگی‌های فراریت مواد مختلف را درک کرده و تصمیمات آگاهانه‌ای در برنامه‌های علمی یا مهندسی خود بگیرید.

علم پشت فشار بخار

فشار بخار معیاری از تمایل یک ماده به تبخیر است. در هر دما، مولکول‌های سطح مایع انرژی‌های متفاوتی دارند. آن‌هایی که انرژی کافی دارند می‌توانند بر نیروهای بین‌مولکولی که آن‌ها را در حالت مایع نگه می‌دارد غلبه کنند و به فاز گاز فرار کنند. با افزایش دما، مولکول‌های بیشتری انرژی کافی برای فرار پیدا می‌کنند و در نتیجه فشار بخار افزایش می‌یابد.

معادله آنتوان برای محاسبه فشار بخار

این محاسبه‌گر از معادله آنتوان، یک همبستگی نیمه تجربی که از رابطه کلازیوس-کلاپیرون مشتق شده است، استفاده می‌کند. این معادله یک روش دقیق برای محاسبه فشار بخار در محدوده‌های دمای مشخص ارائه می‌دهد:

$\log_{10}(P) = A - \frac{B}{C + T}$

که در آن:

$P$ فشار بخار (به mmHg)
$T$ دما (به °C)
$A$ ، $B$ و $C$ ثابت‌های خاص ماده هستند که به‌طور تجربی تعیین شده‌اند

پارامترهای معادله آنتوان برای هر ماده متفاوت است و فقط در محدوده‌های دمای مشخص معتبر هستند. در خارج از این محدوده‌ها، معادله ممکن است نتایج نادرستی تولید کند به دلیل تغییرات در خواص فیزیکی ماده.

ثابت‌های آنتوان برای مواد رایج

این محاسبه‌گر شامل ثابت‌های آنتوان برای چندین ماده رایج است:

ماده	A	B	C	محدوده دمای معتبر (°C)
آب	8.07131	1730.63	233.426	1-100
متانول	8.08097	1582.271	239.726	15-100
اتانول	8.20417	1642.89	230.3	20-100
استون	7.11714	1210.595	229.664	0-100
بنزن	6.90565	1211.033	220.79	8-100
تولوئن	6.95464	1344.8	219.482	10-100
کلروفرم	6.95465	1170.966	226.232	0-100
اتر دی‌اتیل	6.92333	1064.07	228.8	0-100

این ثابت‌ها از طریق اندازه‌گیری‌های تجربی دقیق تعیین شده‌اند و تخمین‌های دقیقی از فشار بخار در محدوده‌های دمای مشخص خود ارائه می‌دهند.

تجسم فشار بخار

دما (°C) فشار بخار (mmHg)

آب اتانول استون 760 mmHg (1 atm) 25°C 50°C 75°C 100°C

نمودار بالا نشان می‌دهد که چگونه فشار بخار به‌طور نمایی با دما برای سه ماده رایج: آب، اتانول و استون افزایش می‌یابد. خط چین افقی نمایانگر فشار اتمسفری (760 mmHg) است، که در آن نقطه ماده به جوش می‌آید. توجه کنید که استون در دمای بسیار پایین‌تری به این نقطه می‌رسد، که توضیح می‌دهد چرا در دمای اتاق به‌راحتی می‌جوشد.

نحوه استفاده از محاسبه‌گر فشار بخار

محاسبه‌گر فشار بخار ما با سادگی و دقت طراحی شده است. مراحل زیر را برای محاسبه فشار بخار ماده انتخابی خود دنبال کنید:

انتخاب یک ماده: از منوی کشویی مواد موجود شامل آب، الکل‌ها و حلال‌های رایج انتخاب کنید.
وارد کردن دما: دما (به °C) را که می‌خواهید فشار بخار آن را محاسبه کنید وارد کنید. مطمئن شوید که دما در محدوده معتبر برای ماده انتخابی شما قرار دارد.
مشاهده نتایج: محاسبه‌گر به‌طور آنی موارد زیر را نمایش می‌دهد:
- فشار بخار محاسبه شده به mmHg
- معادله آنتوان با ثابت‌های خاص برای ماده انتخابی شما
- یک نمودار بصری که منحنی فشار بخار را در دماهای مختلف نشان می‌دهد
تحلیل نمودار: نمودار تعاملی نشان می‌دهد که چگونه فشار بخار با دما برای ماده انتخابی شما تغییر می‌کند. نقطه دما و فشار فعلی به رنگ قرمز هایلایت شده است.
کپی نتایج: از دکمه "کپی" برای کپی کردن فشار بخار محاسبه شده به کلیپ بورد خود برای استفاده در گزارش‌ها یا محاسبات بیشتر استفاده کنید.

اگر دمایی را وارد کنید که در محدوده معتبر برای ماده انتخابی نیست، محاسبه‌گر پیغام خطایی را نشان می‌دهد که محدوده دمای معتبر را مشخص می‌کند.

مثال محاسبه مرحله به مرحله

بیایید فشار بخار آب را در 25°C با استفاده از معادله آنتوان محاسبه کنیم:

شناسایی ثابت‌های آنتوان برای آب:
- A = 8.07131
- B = 1730.63
- C = 233.426
جایگزینی این مقادیر در معادله آنتوان: $\log_{10}(P) = A - \frac{B}{C + T}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{233.426 + 25}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{258.426}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - 6.6968$ $\log_{10}(P) = 1.3745$
محاسبه فشار بخار با گرفتن آنتی‌لوگ: $P = 10^{1.3745}$ $P = 23.7 \text{ mmHg}$

بنابراین، فشار بخار آب در 25°C تقریباً 23.7 mmHg است. این مقدار نسبتاً پایین توضیح می‌دهد که چرا آب در دمای اتاق به آرامی تبخیر می‌شود در مقایسه با مواد فرارتر مانند استون یا اتانول.

درک نتایج فشار بخار

محاسبه‌گر فشار بخار را به میلی‌متر جیوه (mmHg) ارائه می‌دهد، که واحد رایج برای اندازه‌گیری فشار بخار است. در اینجا نحوه تفسیر نتایج آمده است:

فشار بخار بالاتر نشان‌دهنده یک ماده فرارتر است که در دمای مشخص به‌راحتی تبخیر می‌شود.
فشار بخار پایین‌تر نشان‌دهنده یک ماده کمتر فرار است که بیشتر در حالت مایع باقی می‌ماند.
نقطه جوش نرمال زمانی رخ می‌دهد که فشار بخار برابر با فشار اتمسفری (760 mmHg در سطح دریا) باشد.

به‌عنوان مثال، در 25°C:

آب دارای فشار بخار تقریباً 23.8 mmHg است
اتانول دارای فشار بخار تقریباً 59.0 mmHg است
استون دارای فشار بخار تقریباً 229.5 mmHg است

این توضیح می‌دهد که چرا استون در دمای اتاق بسیار سریع‌تر از آب تبخیر می‌شود.

پیاده‌سازی برنامه موبایل

برنامه موبایل تخمین‌زننده فشار بخار دارای یک رابط کاربری تمیز و شهودی است که برای پلتفرم‌های iOS و Android طراحی شده است. این برنامه از اصول طراحی مینیمالیستی پیروی می‌کند و دارای دو فیلد ورودی اصلی است:

انتخاب ماده: یک منوی کشویی که به کاربران اجازه می‌دهد از میان مواد رایج شامل آب، الکل‌ها و حلال‌های آلی انتخاب کنند.
ورودی دما: یک فیلد ورودی عددی که کاربران می‌توانند دما را به سلسیوس وارد کنند.

پس از وارد کردن این مقادیر، برنامه به‌طور آنی فشار بخار را با استفاده از معادله آنتوان محاسبه و نمایش می‌دهد. صفحه نتایج نشان می‌دهد:

فشار بخار محاسبه شده به mmHg
نمایشی بصری از جایی که این مقدار در منحنی فشار بخار قرار دارد
محدوده دمای معتبر برای ماده انتخابی

این برنامه به‌صورت آفلاین کار می‌کند و به منابع سیستمی حداقلی نیاز دارد، که آن را در دسترس بر روی طیف وسیعی از دستگاه‌های موبایل قرار می‌دهد. رابط کاربری برای عملیات با یک دست بهینه‌سازی شده است، با هدف‌های لمسی بزرگ و متنی واضح و خوانا.

ویژگی‌های برنامه موبایل

طراحی مینیمالیستی: رابط کاربری تمیز با تنها عناصر ضروری برای حفظ تمرکز بر محاسبه
محاسبه در زمان واقعی: نتایج به‌طور آنی با تغییر دما یا تغییر مواد به‌روز می‌شوند
عملکرد آفلاین: برای محاسبات به اتصال اینترنت نیاز نیست
ذخیره موارد مورد علاقه: نشانه‌گذاری ترکیب‌های ماده/دما که به‌طور مکرر استفاده می‌شوند
تبدیل واحدها: تغییر بین واحدهای مختلف فشار (mmHg، kPa، atm، psi)
حالت تاریک: کاهش فشار چشم در محیط‌های کم‌نور
دسترس‌پذیری: پشتیبانی از خوانندگان صفحه و اندازه‌گیری متن پویا

این برنامه بر سادگی و دقت تمرکز دارد و از ویژگی‌های غیرضروری که می‌تواند تجربه کاربری را پیچیده کند، اجتناب می‌کند. این با اصول طراحی اصلی برای ارائه یک ابزار ساده برای تخمین‌های سریع فشار بخار در حال حرکت هم‌راستا است.

کاربردهای عملی محاسبات فشار بخار

درک و محاسبه فشار بخار دارای کاربردهای عملی متعددی در زمینه‌های مختلف است:

مهندسی شیمی و طراحی فرآیند

طراحی فرآیند تقطیر: تفاوت‌های فشار بخار بین اجزا امکان جداسازی در ستون‌های تقطیر را فراهم می‌آورد. مهندسان از داده‌های فشار بخار برای تعیین شرایط عملیاتی و مشخصات ستون استفاده می‌کنند.
فرآیندهای تبخیر و خشک‌کردن: محاسبه فشار بخار به بهینه‌سازی فرآیندهای خشک‌کردن با پیش‌بینی نرخ‌های تبخیر در دماهای مختلف کمک می‌کند.
طراحی مخازن ذخیره‌سازی: طراحی مناسب مخازن ذخیره‌سازی برای مایعات فرار نیاز به درک فشار بخار برای جلوگیری از افزایش فشار بیش از حد دارد.

علم محیط زیست

مدل‌سازی آلودگی جوی: داده‌های فشار بخار به پیش‌بینی نحوه تقسیم مواد شیمیایی بین هوا و آب در محیط کمک می‌کند.
تصفیه آب: درک فشار بخار آلودگی‌ها به طراحی فرآیندهای هوادهی مؤثر برای تصفیه آب کمک می‌کند.

صنعت داروسازی

فرمولاسیون دارو: فشار بخار بر پایداری و عمر مفید داروهای مایع تأثیر می‌گذارد و نیاز به الزامات بسته‌بندی مناسب را تعیین می‌کند.
فرآیندهای انجماد-خشک‌کردن: فرآیندهای لیوفیلیزاسیون به درک رفتار فشار بخار آب و حلال‌ها در دماهای مختلف وابسته است.

کاربردهای آزمایشگاهی

تقطیر تحت خلا: محاسبه فشار بخار در فشارهای کاهش‌یافته به تعیین شرایط مناسب برای تقطیر تحت خلا کمک می‌کند.
تبخیرکننده چرخشی: بهینه‌سازی تنظیمات تبخیرکننده چرخشی بر اساس فشار بخار حلال‌ها کارایی را بهبود می‌بخشد و از بروز مشکلات جلوگیری می‌کند.
ذخیره‌سازی مواد شیمیایی فرار: شرایط ذخیره‌سازی مناسب برای مواد شیمیایی فرار بر اساس ویژگی‌های فشار بخار آن‌ها تعیین می‌شود.

کاربردهای ایمنی

کار با مواد خطرناک: داده‌های فشار بخار برای ارزیابی خطرات آتش‌سوزی و انفجار مواد فرار بسیار مهم است.
انتخاب تجهیزات تنفسی: حفاظت تنفسی مناسب بر اساس فشار بخار مواد شیمیایی خطرناک انتخاب می‌شود.

روش‌های جایگزین برای تعیین فشار بخار

در حالی که معادله آنتوان دقت خوبی برای بسیاری از کاربردها ارائه می‌دهد، روش‌های جایگزینی برای تعیین فشار بخار وجود دارد:

معادله کلازیوس-کلاپیرون: یک معادله ترمودینامیکی بنیادی‌تر که فشار بخار را به دما، گرمای تبخیر و ثابت گاز مرتبط می‌کند.
معادله واگنر: دقت بهتری را در محدوده‌های دمای وسیع‌تر ارائه می‌دهد اما به پارامترهای بیشتری نیاز دارد.
اندازه‌گیری مستقیم: روش‌های تجربی مانند ایزوتنیسکوپ، ابلیو متری یا تکنیک‌های اشباع گاز فشار بخار را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌کنند.
روش‌های مشارکت گروهی: این روش‌ها فشار بخار را بر اساس ساختار مولکولی تخمین می‌زنند زمانی که داده‌های تجربی در دسترس نیستند.
شیمی محاسباتی: روش‌های شبیه‌سازی مولکولی می‌توانند فشار بخار را از اصول اولیه پیش‌بینی کنند.

توسعه تاریخی محاسبه فشار بخار

مفهوم فشار بخار در طول قرن‌ها به‌طور قابل توجهی تکامل یافته است:

مشاهدات اولیه (قرن 17-18): دانشمندانی مانند رابرت بویل و ژاک چارلز رابطه بین فشار، حجم و دمای گازها را مشاهده کردند اما هنوز مفاهیم فشار بخار را به‌طور رسمی شکل ندادند.
قانون فشارهای جزئی دالتون (1801): جان دالتون پیشنهاد کرد که فشار کل یک مخلوط گازی برابر با مجموع فشارهایی است که هر گاز اگر به‌تنهایی فضای آن را اشغال کند، وارد می‌کند و زمینه‌ساز درک فشار بخار را فراهم کرد.
معادله کلازیوس-کلاپیرون (1834): بنوا پل امل کلاپیرون و بعداً رودولف کلازیوس یک بنیاد نظری را برای ارتباط فشار بخار با دما و گرمای تبخیر توسعه دادند.
معادله آنتوان (1888): لوئی چارلز آنتوان معادله ساده‌اش را برای محاسبه فشار بخار توسعه داد که به دلیل تعادل مناسب سادگی و دقت، هنوز هم به‌طور گسترده استفاده می‌شود.
توسعه‌های مدرن (قرن 20 به بعد): معادلات پیچیده‌تری مانند معادله واگنر و روش‌های محاسباتی برای دقت بالاتر در محدوده‌های دمای وسیع‌تر توسعه یافته‌اند.
روش‌های محاسباتی (قرن 21): تکنیک‌های پیشرفته شیمی محاسباتی اکنون اجازه پیش‌بینی فشار بخار را از ساختار مولکولی و اصول اولیه می‌دهند.

مثال‌های کد برای محاسبه فشار بخار

در اینجا مثال‌هایی از نحوه پیاده‌سازی معادله آنتوان برای محاسبه فشار بخار در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف آمده است:

1' تابع اکسل برای محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
2Function VaporPressure(temperature As Double, A As Double, B As Double, C As Double) As Double
3    VaporPressure = 10 ^ (A - B / (C + temperature))
4End Function
5
6' استفاده از مثال برای آب در 25°C
7' =VaporPressure(25, 8.07131, 1730.63, 233.426)
8

1import math
2
3def calculate_vapor_pressure(temperature, A, B, C):
4    """
5    محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
6    
7    Args:
8        temperature: دما به سلسیوس
9        A, B, C: ثابت‌های معادله آنتوان برای ماده
10        
11    Returns:
12        فشار بخار به mmHg
13    """
14    return 10 ** (A - B / (C + temperature))
15
16# مثال برای آب در 25°C
17water_constants = {"A": 8.07131, "B": 1730.63, "C": 233.426}
18temperature = 25
19vapor_pressure = calculate_vapor_pressure(
20    temperature, 
21    water_constants["A"], 
22    water_constants["B"], 
23    water_constants["C"]
24)
25print(f"فشار بخار آب در {temperature}°C: {vapor_pressure:.2f} mmHg")
26

1/**
2 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
3 * @param {number} temperature - دما به سلسیوس
4 * @param {number} A - ثابت آنتوان A
5 * @param {number} B - ثابت آنتوان B
6 * @param {number} C - ثابت آنتوان C
7 * @returns {number} فشار بخار به mmHg
8 */
9function calculateVaporPressure(temperature, A, B, C) {
10  return Math.pow(10, A - B / (C + temperature));
11}
12
13// مثال برای اتانول در 30°C
14const ethanolConstants = {
15  A: 8.20417,
16  B: 1642.89,
17  C: 230.3
18};
19
20const temperature = 30;
21const vaporPressure = calculateVaporPressure(
22  temperature,
23  ethanolConstants.A,
24  ethanolConstants.B,
25  ethanolConstants.C
26);
27
28console.log(`فشار بخار اتانول در ${temperature}°C: ${vaporPressure.toFixed(2)} mmHg`);
29

1public class VaporPressureCalculator {
2    /**
3     * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
4     * 
5     * @param temperature دما به سلسیوس
6     * @param A ثابت آنتوان A
7     * @param B ثابت آنتوان B
8     * @param C ثابت آنتوان C
9     * @return فشار بخار به mmHg
10     */
11    public static double calculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C) {
12        return Math.pow(10, A - B / (C + temperature));
13    }
14    
15    public static void main(String[] args) {
16        // مثال برای استون در 20°C
17        double temperature = 20;
18        double A = 7.11714;
19        double B = 1210.595;
20        double C = 229.664;
21        
22        double vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
23        System.out.printf("فشار بخار استون در %.1f°C: %.2f mmHg%n", temperature, vaporPressure);
24    }
25}
26

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
7 * 
8 * @param temperature دما به سلسیوس
9 * @param A ثابت آنتوان A
10 * @param B ثابت آنتوان B
11 * @param C ثابت آنتوان C
12 * @return فشار بخار به mmHg
13 */
14double calculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C) {
15    return pow(10.0, A - B / (C + temperature));
16}
17
18int main() {
19    // مثال برای بنزن در 25°C
20    double temperature = 25.0;
21    double A = 6.90565;
22    double B = 1211.033;
23    double C = 220.79;
24    
25    double vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
26    
27    std::cout << "فشار بخار بنزن در " << temperature << "°C: " 
28              << std::fixed << std::setprecision(2) << vaporPressure << " mmHg" << std::endl;
29    
30    return 0;
31}
32

1# تابع R برای محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
2calculate_vapor_pressure <- function(temperature, A, B, C) {
3  return(10^(A - B / (C + temperature)))
4}
5
6# مثال برای تولوئن در 30°C
7temperature <- 30
8toluene_constants <- list(A = 6.95464, B = 1344.8, C = 219.482)
9
10vapor_pressure <- calculate_vapor_pressure(
11  temperature, 
12  toluene_constants$A, 
13  toluene_constants$B, 
14  toluene_constants$C
15)
16
17cat(sprintf("فشار بخار تولوئن در %.1f°C: %.2f mmHg\n", 
18            temperature, vapor_pressure))
19

1/**
2 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
3 * 
4 * - Parameters:
5 *   - temperature: دما به سلسیوس
6 *   - a: ثابت آنتوان A
7 *   - b: ثابت آنتوان B
8 *   - c: ثابت آنتوان C
9 * - Returns: فشار بخار به mmHg
10 */
11func calculateVaporPressure(temperature: Double, a: Double, b: Double, c: Double) -> Double {
12    return pow(10, a - b / (c + temperature))
13}
14
15// مثال برای کلروفرم در 25°C
16let temperature = 25.0
17let a = 6.95465
18let b = 1170.966
19let c = 226.232
20
21let vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature: temperature, a: a, b: b, c: c)
22print("فشار بخار کلروفرم در \(temperature)°C: \(String(format: "%.2f", vaporPressure)) mmHg")
23

1using System;
2
3class VaporPressureCalculator
4{
5    /**
6     * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
7     * 
8     * @param temperature دما به سلسیوس
9     * @param A ثابت آنتوان A
10     * @param B ثابت آنتوان B
11     * @param C ثابت آنتوان C
12     * @return فشار بخار به mmHg
13     */
14    public static double CalculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C)
15    {
16        return Math.Pow(10, A - B / (C + temperature));
17    }
18    
19    static void Main(string[] args)
20    {
21        // مثال برای اتر دی‌اتیل در 20°C
22        double temperature = 20.0;
23        double A = 6.92333;
24        double B = 1064.07;
25        double C = 228.8;
26        
27        double vaporPressure = CalculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
28        Console.WriteLine($"فشار بخار اتر دی‌اتیل در {temperature}°C: {vaporPressure:F2} mmHg");
29    }
30}
31

1<?php
2/**
3 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
4 * 
5 * @param float $temperature دما به سلسیوس
6 * @param float $A ثابت آنتوان A
7 * @param float $B ثابت آنتوان B
8 * @param float $C ثابت آنتوان C
9 * @return float فشار بخار به mmHg
10 */
11function calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C) {
12    return pow(10, $A - $B / ($C + $temperature));
13}
14
15// مثال برای متانول در 30°C
16$temperature = 30.0;
17$A = 8.08097;
18$B = 1582.271;
19$C = 239.726;
20
21$vaporPressure = calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C);
22printf("فشار بخار متانول در %.1f°C: %.2f mmHg\n", $temperature, $vaporPressure);
23?>
24

1package main
2
3import (
4    "fmt"
5    "math"
6)
7
8/**
9 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
10 * 
11 * @param temperature دما به سلسیوس
12 * @param A ثابت آنتوان A
13 * @param B ثابت آنتوان B
14 * @param C ثابت آنتوان C
15 * @return فشار بخار به mmHg
16 */
17func calculateVaporPressure(temperature, A, B, C float64) float64 {
18    return math.Pow(10, A - B/(C + temperature))
19}
20
21func main() {
22    // مثال برای آب در 50°C
23    temperature := 50.0
24    A := 8.07131
25    B := 1730.63
26    C := 233.426
27    
28    vaporPressure := calculateVaporPressure(temperature, A, B, C)
29    fmt.Printf("فشار بخار آب در %.1f°C: %.2f mmHg\n", temperature, vaporPressure)
30}
31

1/ * 
2 * محاسبه فشار بخار با استفاده از معادله آنتوان
3 * 
4 * @param temperature دما به سلسیوس
5 * @param a ثابت آنتوان A
6 * @param b ثابت آنتوان B
7 * @param c ثابت آنتوان C
8 * @return فشار بخار به mmHg
9 */
10fn calculate_vapor_pressure(temperature: f64, a: f64, b: f64, c: f64) -> f64 {
11    10.0_f64.powf(a - b / (c + temperature))
12}
13
14fn main() {
15    // مثال برای استون در 15°C
16    let temperature = 15.0;
17    let a = 7.11714;
18    let b = 1210.595;
19    let c = 229.664;
20    
21    let vapor_pressure = calculate_vapor_pressure(temperature, a, b, c);
22    println!("فشار بخار استون در {:.1}°C: {:.2} mmHg", temperature, vapor_pressure);
23}
24

سوالات متداول درباره فشار بخار

فشار بخار به زبان ساده چیست؟

فشار بخار فشار ناشی از بخار یک ماده است زمانی که در تعادل با فاز مایع یا جامد خود در دماهای مشخص قرار دارد. این فشار تمایل یک ماده به تبخیر را اندازه‌گیری می‌کند—مواد با فشار بخار بالاتر به‌راحتی بیشتر از مواد با فشار بخار پایین‌تر تبخیر می‌شوند.

چگونه دما بر فشار بخار تأثیر می‌گذارد؟

دما تأثیر مثبت قوی بر فشار بخار دارد. با افزایش دما، مولکول‌ها انرژی بیشتری به دست می‌آورند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا بر نیروهای بین‌مولکولی غلبه کنند و به فاز بخار فرار کنند. این رابطه به‌صورت نمایی است نه خطی، به همین دلیل منحنی‌های فشار بخار در دماهای بالاتر افزایش شدیدی را نشان می‌دهند.

تفاوت بین فشار بخار و فشار اتمسفری چیست؟

فشار بخار فشار ناشی از بخار یک ماده خاص است زمانی که در تعادل با فاز مایع یا جامد خود قرار دارد. فشار اتمسفری فشار کل ناشی از تمام گازها در جو زمین است. زمانی که فشار بخار یک ماده برابر با فشار اتمسفری باشد، آن ماده به جوش می‌آید.

چرا فشار بخار در فرآیندهای تقطیر مهم است؟

تقطیر به تفاوت‌های فشار بخار بین اجزا بستگی دارد. مواد با فشار بخار بالاتر به‌راحتی تبخیر می‌شوند و می‌توانند از مواد با فشار بخار پایین‌تر جدا شوند. درک فشار بخار به بهینه‌سازی شرایط تقطیر برای جداسازی مؤثر کمک می‌کند.

آیا می‌توان فشار بخار را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری کرد؟

بله، فشار بخار می‌تواند به‌طور مستقیم با استفاده از چندین روش تجربی اندازه‌گیری شود:

روش ایزوتنیسکوپ
روش استاتیک (روش منومتری)
روش دینامیک (روش نقطه جوش)
روش اشباع گاز
روش افیوژن کدنسن

چه اتفاقی می‌افتد زمانی که فشار بخار برابر با فشار اتمسفری باشد؟

زمانی که فشار بخار یک ماده برابر با فشار اتمسفری اطراف باشد، آن ماده به جوش می‌آید. به همین دلیل آب در 100°C در سطح دریا (که فشار اتمسفری تقریباً 760 mmHg است) می‌جوشد اما در ارتفاعات بالاتر که فشار اتمسفری کمتر است، در دماهای پایین‌تری می‌جوشد.

دقت معادله آنتوان برای محاسبه فشار بخار چقدر است؟

معادله آنتوان دقت خوبی (معمولاً در محدوده 1-5%) در محدوده‌های دمای مشخص برای هر ماده ارائه می‌دهد. در خارج از این محدوده‌ها، دقت کاهش می‌یابد. برای کاربردهای با دقت بالا یا شرایط افراطی، ممکن است معادلات پیچیده‌تری مانند معادله واگنر ترجیح داده شوند.

واحدهای رایج برای فشار بخار کدامند؟

واحدهای رایج برای فشار بخار شامل:

میلی‌متر جیوه (mmHg)
تور (1 تور = 1 mmHg)
پاسکال (Pa) یا کیلوپاسکال (kPa)
اتمسفر (atm)
پوند بر اینچ مربع (psi)

چگونه ساختار مولکولی بر فشار بخار تأثیر می‌گذارد؟

ساختار مولکولی به‌طور قابل توجهی بر فشار بخار تأثیر می‌گذارد از طریق:

وزن مولکولی: مولکول‌های سنگین‌تر معمولاً فشار بخار کمتری دارند
نیروهای بین‌مولکولی: نیروهای قوی‌تر (پیوند هیدروژنی، تعاملات دو قطبی) منجر به فشار بخار پایین‌تر می‌شوند
شکل مولکولی: مولکول‌های فشرده‌تر معمولاً فشار بخار بالاتری نسبت به مولکول‌های گسترش‌یافته دارند
گروه‌های عملکردی: گروه‌های قطبی مانند -OH معمولاً فشار بخار را کاهش می‌دهند

آیا می‌توانم از این محاسبه‌گر برای مخلوط‌های مواد استفاده کنم؟

این محاسبه‌گر برای مواد خالص طراحی شده است. برای مخلوط‌ها، فشار بخار طبق قانون رائولت برای محلول‌های ایده‌آل پیروی می‌کند، جایی که فشار بخار جزئی هر جزء برابر با کسری مولی آن ضربدر فشار بخار خالص آن است. برای مخلوط‌های غیرایده‌آل، باید ضریب‌های فعالیت در نظر گرفته شوند.

منابع

Poling, B. E., Prausnitz, J. M., & O'Connell, J. P. (2001). Properties of Gases and Liquids (5th ed.). McGraw-Hill.
Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2017). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (8th ed.). McGraw-Hill Education.
Antoine, C. (1888). "Tensions des vapeurs: nouvelle relation entre les tensions et les températures." Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences, 107, 681-684, 778-780, 836-837.
NIST Chemistry WebBook, SRD 69. National Institute of Standards and Technology. https://webbook.nist.gov/chemistry/
Yaws, C. L. (2007). The Yaws Handbook of Vapor Pressure: Antoine Coefficients (2nd ed.). Gulf Professional Publishing.
Reid, R. C., Prausnitz, J. M., & Poling, B. E. (1987). The Properties of Gases and Liquids (4th ed.). McGraw-Hill.
Perry, R. H., & Green, D. W. (2008). Perry's Chemical Engineers' Handbook (8th ed.). McGraw-Hill.

نتیجه‌گیری

محاسبه‌گر فشار بخار یک راه سریع و دقیق برای تخمین فشار بخار مواد مختلف در دماهای مختلف با استفاده از معادله آنتوان ارائه می‌دهد. درک فشار بخار برای کاربردهای متعدد در شیمی، مهندسی شیمی، علم محیط زیست و مدیریت ایمنی بسیار مهم است.

با استفاده از این محاسبه‌گر، شما می‌توانید:

رفتار فازی مواد را پیش‌بینی کنید
فرآیندهای تقطیر و جداسازی را بهینه‌سازی کنید
خطرات ایمنی مرتبط با مواد فرار را ارزیابی کنید
شرایط ذخیره‌سازی برای مواد شیمیایی را بهینه کنید
پدیده‌های تبخیر و تراکم را بهتر درک کنید

برای دستیابی به دقیق‌ترین نتایج، اطمینان حاصل کنید که در حال کار در محدوده دمای معتبر برای ماده انتخابی خود هستید. برای کاربردهای تخصصی که نیاز به دقت بالاتر دارند یا برای مواد غیر موجود در پایگاه داده ما، مشاوره با منابع مرجع جامع‌تر یا انجام اندازه‌گیری‌های تجربی مستقیم را در نظر بگیرید.

امروز محاسبه‌گر فشار بخار ما را امتحان کنید تا به‌سرعت فشار بخارها را برای کاربردها و آزمایش‌های شیمیایی خود تعیین کنید!

💬

بازخورد

💬

برای شروع دادن بازخورد درباره این ابزار، روی توست بازخورد کلیک کنید

🔗

ابزارهای مرتبط

کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند