Auruvõrgu kalkulaator: Täpne aine auruvõrgu hindamine

Auruvõrgu sissejuhatus

Auruvõrk on fundamentaalne füüsikaline omadus, mis esindab rõhku, mida aur avaldab termodünaamilises tasakaalus oma kondenseerunud faaside (tahke või vedel) suhtes antud temperatuuril. See auruvõrgu kalkulaator pakub lihtsat, kuid võimsat viisi erinevate ainete auruvõrgu hindamiseks erinevatel temperatuuridel, kasutades Antoine'i võrrandit. Olenemata sellest, kas olete keemiaüliõpilane, laboritehnik või keemiatehnik, on auruvõrgu mõistmine hädavajalik faasi käitumise ennustamiseks, destilleerimisprotsesside kavandamiseks ja keemilise käsitsemise ohutuse tagamiseks.

Kalkulaator võimaldab teil valida tavaliste ainete hulgast, sealhulgas vee, alkoholid ja orgaanilised lahustid, ning arvutab koheselt auruvõrgu teie määratud temperatuuril. Visualiseerides temperatuuri ja auruvõrgu vahelist seost, saate paremini mõista erinevate ainete volatiilsuse omadusi ja teha teadlikke otsuseid oma teaduslikus või inseneritöös.

Teadus auruvõrgu taga

Auruvõrk on mõõt, mis näitab aine kalduvust aurustuda. Igal antud temperatuuril on vedeliku pinnal molekulidel erinevad energiatasemed. Need, kellel on piisavalt energiat, suudavad ületada intermolekulaarsed jõud, mis hoiavad neid vedelas olekus, ja pääseda gaasifaasi. Temperatuuri tõustes saavad rohkem molekule piisavalt energiat, et põgeneda, mis toob kaasa kõrgema auruvõrgu.

Antoine'i võrrand auruvõrgu arvutamiseks

Kalkulaator kasutab Antoine'i võrrandit, pool-empirilist korrelatsiooni, mis on tuletatud Clausius-Clapeyron'i seosest. See võrrand pakub täpset meetodit auruvõrgu arvutamiseks spetsiifiliste temperatuuride vahemikes:

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

Kus:

$P$ on auruvõrk (mmHg)
$T$ on temperatuur (°C)
$A$ , $B$ ja $C$ on aine spetsiifilised konstantid, mis on määratud eksperimentaalselt

Antoine'i võrrandi parameetrid varieeruvad iga aine jaoks ja kehtivad ainult spetsiifiliste temperatuuride vahemikes. Nende vahemike välisel alal võib võrrand anda ebatäpset tulemust, kuna aine füüsikalised omadused muutuvad.

Antoine'i konstantid tavaliste ainete jaoks

Kalkulaator sisaldab Antoine'i konstante mitmete tavaliste ainete jaoks:

Aine	A	B	C	Kehtiv temperatuurivahemik (°C)
Vesi	8.07131	1730.63	233.426	1-100
Metanool	8.08097	1582.271	239.726	15-100
Etanool	8.20417	1642.89	230.3	20-100
Atsetoon	7.11714	1210.595	229.664	0-100
Benseen	6.90565	1211.033	220.79	8-100
Tolueen	6.95464	1344.8	219.482	10-100
Kloorform	6.95465	1170.966	226.232	0-100
Dietüül eetri	6.92333	1064.07	228.8	0-100

Need konstantid on määratud hoolikate eksperimentaalsete mõõtmiste kaudu ja pakuvad täpseid auruvõrgu hindamisi oma määratud temperatuuride vahemikes.

Auruvõrgu visualiseerimine

Temperatuur (°C) Auruvõrk (mmHg)

Vesi Etanool Atsetoon 760 mmHg (1 atm) 25°C 50°C 75°C 100°C

Ülalolev graafik illustreerib, kuidas auruvõrk suureneb eksponentsiaalselt temperatuuriga kolme tavalise aine puhul: vee, etanooli ja atsetooni. Horisontaalne katkendjoon esindab atmosfäärirõhku (760 mmHg), mille juures aine keeb. Pange tähele, et atsetoon saavutab selle punkti palju madalamal temperatuuril kui vesi, selgitades, miks see keeb toatemperatuuril kergemini.

Kuidas kasutada auruvõrgu kalkulaatorit

Meie auruvõrgu kalkulaator on loodud lihtsuse ja täpsuse silmas pidades. Järgige neid samme, et arvutada valitud aine auruvõrk:

Valige aine: Valige rippmenüüst saadaval olevate ainete hulgast, sealhulgas vee, alkoholid ja tavalised lahustid.
Sisestage temperatuur: Sisestage temperatuur (°C), mille juures soovite arvutada auruvõrku. Veenduge, et temperatuur jääb teie valitud aine kehtivasse vahemikku.
Vaadake tulemusi: Kalkulaator kuvab koheselt:
- Arvutatud auruvõrk mmHg-des
- Antoine'i võrrandi koos teie valitud aine spetsiifiliste konstantidega
- Visuaalse graafiku, mis näitab auruvõrgu kõverat temperatuuride kaupa
Analüüsige graafikut: Interaktiivne graafik näitab, kuidas auruvõrk muutub temperatuuriga teie valitud aine puhul. Praegune temperatuur ja rõhupunkt on esile tõstetud punasega.
Kopeeri tulemused: Kasutage nuppu "Kopeeri", et kopeerida arvutatud auruvõrk oma lõikepuhvrisse, et kasutada seda aruannetes või edasistes arvutustes.

Kui sisestate temperatuuri, mis jääb valitud aine kehtivast vahemikust välja, kuvab kalkulaator veateate, mis näitab kehtivat temperatuurivahemikku.

Samm-sammuline arvutuse näide

Arvutame vee auruvõrgu 25°C juures, kasutades Antoine'i võrrandit:

Tuvastage vee Antoine'i konstantide väärtused:
- A = 8.07131
- B = 1730.63
- C = 233.426
Asendage need väärtused Antoine'i võrrandisse: $\log_{10}(P) = A - \frac{B}{C + T}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{233.426 + 25}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{258.426}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - 6.6968$ $\log_{10}(P) = 1.3745$
Arvutage auruvõrk, võttes antilogi: $P = 10^{1.3745}$ $P = 23.7 \text{ mmHg}$

Seega on vee auruvõrk 25°C juures ligikaudu 23.7 mmHg. See suhteliselt madal väärtus selgitab, miks vesi toatemperatuuril aeglaselt aurustub võrreldes volatiilsemate ainetega nagu atsetoon või etanool.

Auruvõrgu tulemuste mõistmine

Kalkulaator annab auruvõrgu millimeetrites elavhõbedas (mmHg), mis on tavaline auruvõrgu mõõtühik. Siin on, kuidas tulemusi tõlgendada:

Kõrgem auruvõrk näitab volatiilsemat ainet, mis aurustub antud temperatuuril kergemini.
Madalam auruvõrk näitab vähem volatiilset ainet, mis jääb vedelasse olekusse kergemini.
Normaalne keemistemperatuur toimub siis, kui auruvõrk võrdub atmosfäärirõhuga (760 mmHg merepinnal).

Näiteks 25°C juures:

Vee auruvõrk on ligikaudu 23.8 mmHg
Etanooli auruvõrk on ligikaudu 59.0 mmHg
Atsetooni auruvõrk on ligikaudu 229.5 mmHg

See selgitab, miks atsetoon aurustub toatemperatuuril palju kiiremini kui vesi.

Mobiilirakenduse rakendamine

Auruvõrgu hindaja mobiilirakendusel on puhas ja intuitiivne liides, mis on loodud nii iOS-i kui ka Androidi platvormidele. Rakendus järgib minimalistlikke disainipõhimõtteid, millel on kaks peamist sisendvälja:

Aine valik: Rippmenüü, mis võimaldab kasutajatel valida tavaliste ainete, sealhulgas vee, alkoholid ja orgaanilised lahustid hulgast.
Temperatuuri sisend: Numbriline sisendväli, kuhu kasutajad saavad sisestada temperatuuri Celsiuse järgi.

Pärast nende väärtuste sisestamist arvutab rakendus koheselt ja kuvab auruvõrgu, kasutades Antoine'i võrrandit. Tulemuste ekraanil kuvatakse:

Arvutatud auruvõrk mmHg-des
Visuaalne esitus, mis näitab, kuhu see väärtus langeb auruvõrgu kõverale
Kehtiv temperatuurivahemik valitud aine jaoks

Rakendus töötab offline ja vajab minimaalset süsteemiressurssi, muutes selle juurdepääsetavaks laiale valikule mobiilseadmetest. Liides on optimeeritud ühe käega kasutamiseks, suurte puutetundlike sihtmärkide ja selge, loetava tekstiga.

Mobiilirakenduse funktsioonid

Minimalistlik disain: Puhas liides, kus on ainult olulised elemendid, et hoida fookust arvutamisel
Reaalajas arvutamine: Tulemused uuenevad koheselt, kui kasutajad temperatuuri kohandavad või aineid muudavad
Offline-funktsionaalsus: Arvutamiseks ei ole vajalik internetiühendus
Salvesta lemmikud: Märkige sageli kasutatavad aine/temperatuuri kombinatsioonid
Ühikute konversioon: Lülitage erinevate rõhuühikute (mmHg, kPa, atm, psi) vahel
Tumedat režiimi: Vähendage silmade pinget hämaras keskkonnas
Ligipääsetavus: Toetab ekraanilugejaid ja dünaamilist tekstisuurust

Rakendus prioriseerib lihtsust ja täpsust, vältides tarbetuid funktsioone, mis võiksid kasutajakogemust keeruliseks muuta. See vastab põhidesainipõhimõtetele, et pakkuda lihtsat tööriista kiirete auruvõrgu hindamisteks liikvel olles.

Auruvõrgu arvutamise praktilised rakendused

Auruvõrgu mõistmine ja arvutamine omab mitmeid praktilisi rakendusi erinevates valdkondades:

Keemiatehnika ja protsessi kavandamine

Destilleerimisprotsessi kavandamine: Auruvõrgu erinevused komponentide vahel võimaldavad eraldumist destilleerimisveerudes. Insenerid kasutavad auruvõrgu andmeid, et määrata töötingimusi ja veeru spetsifikatsioone.
Aurustamis- ja kuivatamisprotsessid: Auruvõrgu arvutamine aitab optimeerida kuivatamisprotsesse, ennustades aurustumise kiirus erinevatel temperatuuridel.
Säilitustankide kavandamine: Volatiilsete vedelike säilitustankide nõuetekohane kavandamine nõuab auruvõrgu mõistmist, et vältida liigset rõhku.

Keskkonnateadus

Atmosfääri saasteainete modelleerimine: Auruvõrgu andmed aitavad ennustada, kuidas kemikaalid jaotuvad õhu ja vee vahel keskkonnas.
Veetöötlus: Saasteainete auruvõrgu mõistmine aitab kavandada tõhusaid õhu eraldamisprotsesse veepuhastamiseks.

Farmaatsiatööstus

Ravimi koostisosade määramine: Auruvõrk mõjutab vedelate ravimite stabiilsust ja säilivusaega ning määrab sobivad pakendamisnõuded.
Külmkuivatamisprotsessid: Lyofilisatsiooniprotsessid sõltuvad vee ja lahustite auruvõrgu käitumise mõistmisest erinevatel temperatuuridel.

Laboratoorsed rakendused

Tühjendustestimine: Auruvõrgu arvutamine madalatel rõhkudel aitab määrata sobivaid tingimusi tühjendustestimiseks.
Pöördkonveier: Pöördkonveierite seadistuste optimeerimine lahusti auruvõrgu põhjal parandab efektiivsust ja takistab tõuklemist.
Volatiilsete kemikaalide säilitamine: Volatiilsete kemikaalide nõuetekohased säilitustingimused määratakse nende auruvõrgu omaduste põhjal.

Ohutuse rakendused

Ohtlike materjalide käsitlemine: Auruvõrgu andmed on hädavajalikud volatiilsete ainete tule- ja plahvatusriskide hindamisel.
Respiraatorite valik: Sobiva hingamiskaitse valitakse ohtlike kemikaalide auruvõrgu põhjal.

Alternatiivsed meetodid auruvõrgu määramiseks

Kuigi Antoine'i võrrand pakub paljude rakenduste jaoks head täpsust, on olemas ka alternatiivsed meetodid auruvõrgu määramiseks:

Clausius-Clapeyron'i võrrand: Põhjalikum termodünaamiline võrrand, mis seob auruvõrku temperatuuri, aurustumise entalpia ja gaasi konstantidega.
Wagneri võrrand: Pakub paremat täpsust laiemates temperatuurivahemikes, kuid nõuab rohkem parameetreid.
Otsene mõõtmine: Eksperimentaalsed meetodid nagu isoteniskoop, keemistemperatuuri meetod või gaasi küllastumise tehnikad pakuvad otseseid auruvõrgu mõõtmisi.
Grupi panuse meetodid: Need meetodid hindavad auruvõrku molekulaarstruktuuri põhjal, kui eksperimentaalsed andmed pole saadaval.
Arvutuslik keemia: Molekulaarsete simulatsioonimeetodite abil saab auruvõrku ennustada esmaste põhimõtete põhjal.

Auruvõrgu arvutamise ajalooline areng

Auruvõrgu kontseptsioon on läbi sajandite oluliselt arenenud:

Varased tähelepanekud (17.-18. sajand): Teadlased nagu Robert Boyle ja Jacques Charles täheldasid gaaside rõhu, mahu ja temperatuuri suhet, kuid ei formaliseerinud veel auruvõrgu kontseptsioone.
Daltoni osaliste rõhkude seadus (1801): John Dalton pakkus välja, et gaasisegu kogurõhk on võrdne iga gaasi rõhu summaga, kui see hõivaks ruumi üksi, luues aluse auruvõrgu mõistmisele.
Clausius-Clapeyron'i võrrand (1834): Benoît Paul Émile Clapeyron ja hiljem Rudolf Clausius arendasid välja teoreetilise aluse, mis seob auruvõrku temperatuuri ja aurustumise entalpiaga.
Antoine'i võrrand (1888): Louis Charles Antoine töötas välja oma lihtsustatud võrrandi auruvõrgu arvutamiseks, mida kasutatakse tänapäeval laialdaselt tänu oma praktilisele tasakaalule lihtsuse ja täpsuse vahel.
Kaasaegsed arengud (20. sajand ja edasi): Arendatud on keerukamaid võrrandeid nagu Wagneri võrrand ja arvutusmeetodeid, et saavutada kõrgemat täpsust laiemates temperatuurivahemikes.
Arvutusmeetodid (21. sajand): Edasijõudnud arvutuslikud keemiatehnikad võimaldavad nüüd ennustada auruvõrku molekulaarstruktuuri ja esmaste põhimõtete põhjal.

Koodinäidised auruvõrgu arvutamiseks

Siin on näited, kuidas rakendada Antoine'i võrrandit auruvõrgu arvutamiseks erinevates programmeerimiskeeltes:

1' Exceli funktsioon auruvõrgu arvutamiseks, kasutades Antoine'i võrrandit
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' Näide vee jaoks 25°C juures
7' =VaporPressure(25, 8.07131, 1730.63, 233.426)
8

1import math
2
3def calculate_vapor_pressure(temperature, A, B, C):
4    """
5    Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
6    
7    Args:
8        temperature: Temperatuur Celsiuse järgi
9        A, B, C: Antoine'i võrrandi konstantide väärtused aine jaoks
10        
11    Returns:
12        Auruvõrk mmHg-des
13    """
14    return 10 ** (A - B / (C + temperature))
15
16# Näide vee jaoks 25°C juures
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"Vee auruvõrk {temperature}°C juures: {vapor_pressure:.2f} mmHg")
26

1/**
2 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
3 * @param {number} temperature - Temperatuur Celsiuse järgi
4 * @param {number} A - Antoine'i konstant A
5 * @param {number} B - Antoine'i konstant B
6 * @param {number} C - Antoine'i konstant C
7 * @returns {number} Auruvõrk mmHg-des
8 */
9function calculateVaporPressure(temperature, A, B, C) {
10  return Math.pow(10, A - B / (C + temperature));
11}
12
13// Näide etanooli jaoks 30°C juures
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(`Etanooli auruvõrk ${temperature}°C juures: ${vaporPressure.toFixed(2)} mmHg`);
29

1public class VaporPressureCalculator {
2    /**
3     * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
4     * 
5     * @param temperature Temperatuur Celsiuse järgi
6     * @param A Antoine'i konstant A
7     * @param B Antoine'i konstant B
8     * @param C Antoine'i konstant C
9     * @return Auruvõrk mmHg-des
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        // Näide atsetooni jaoks 20°C juures
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("Atsetooni auruvõrk %,.1f°C juures: %.2f mmHg%n", temperature, vaporPressure);
24    }
25}
26

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
7 * 
8 * @param temperature Temperatuur Celsiuse järgi
9 * @param A Antoine'i konstant A
10 * @param B Antoine'i konstant B
11 * @param C Antoine'i konstant C
12 * @return Auruvõrk mmHg-des
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    // Näide benseeni jaoks 25°C juures
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 << "Benseeni auruvõrk " << temperature << "°C juures: " 
28              << std::fixed << std::setprecision(2) << vaporPressure << " mmHg" << std::endl;
29    
30    return 0;
31}
32

1# R funktsioon auruvõrgu arvutamiseks, kasutades Antoine'i võrrandit
2calculate_vapor_pressure <- function(temperature, A, B, C) {
3  return(10^(A - B / (C + temperature)))
4}
5
6# Näide tolueeni jaoks 30°C juures
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("Tolueeni auruvõrk %.1f°C juures: %.2f mmHg\n", 
18            temperature, vapor_pressure))
19

1/**
2 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
3 * 
4 * - Parameetrid:
5 *   - temperatuur: Temperatuur Celsiuse järgi
6 *   - a: Antoine'i konstant A
7 *   - b: Antoine'i konstant B
8 *   - c: Antoine'i konstant C
9 * - Tagastab: Auruvõrk mmHg-des
10 */
11func calculateVaporPressure(temperature: Double, a: Double, b: Double, c: Double) -> Double {
12    return pow(10, a - b / (c + temperature))
13}
14
15// Näide kloorformi jaoks 25°C juures
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("Kloorformi auruvõrk \(temperature)°C juures: \(String(format: "%.2f", vaporPressure)) mmHg")
23

1using System;
2
3class VaporPressureCalculator
4{
5    /**
6     * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
7     * 
8     * @param temperature Temperatuur Celsiuse järgi
9     * @param A Antoine'i konstant A
10     * @param B Antoine'i konstant B
11     * @param C Antoine'i konstant C
12     * @return Auruvõrk mmHg-des
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        // Näide dieetüül eeteri jaoks 20°C juures
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($"Dieetüül eeteri auruvõrk {temperature}°C juures: {vaporPressure:F2} mmHg");
29    }
30}
31

1<?php
2/**
3 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
4 * 
5 * @param float $temperature Temperatuur Celsiuse järgi
6 * @param float $A Antoine'i konstant A
7 * @param float $B Antoine'i konstant B
8 * @param float $C Antoine'i konstant C
9 * @return float Auruvõrk mmHg-des
10 */
11function calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C) {
12    return pow(10, $A - $B / ($C + $temperature));
13}
14
15// Näide metanooli jaoks 30°C juures
16$temperature = 30.0;
17$A = 8.08097;
18$B = 1582.271;
19$C = 239.726;
20
21$vaporPressure = calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C);
22printf("Metanooli auruvõrk %.1f°C juures: %.2f mmHg\n", $temperature, $vaporPressure);
23?>
24

1package main
2
3import (
4    "fmt"
5    "math"
6)
7
8/**
9 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
10 * 
11 * @param temperature Temperatuur Celsiuse järgi
12 * @param A Antoine'i konstant A
13 * @param B Antoine'i konstant B
14 * @param C Antoine'i konstant C
15 * @return Auruvõrk mmHg-des
16 */
17func calculateVaporPressure(temperature, A, B, C float64) float64 {
18    return math.Pow(10, A - B/(C + temperature))
19}
20
21func main() {
22    // Näide vee jaoks 50°C juures
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("Vee auruvõrk %.1f°C juures: %.2f mmHg\n", temperature, vaporPressure)
30}
31

1/**
2 * Arvuta auruvõrk, kasutades Antoine'i võrrandit
3 * 
4 * @param temperature Temperatuur Celsiuse järgi
5 * @param a Antoine'i konstant A
6 * @param b Antoine'i konstant B
7 * @param c Antoine'i konstant C
8 * @return Auruvõrk mmHg-des
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    // Näide atsetooni jaoks 15°C juures
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!("Atsetooni auruvõrk {:.1}°C juures: {:.2} mmHg", temperature, vapor_pressure);
23}
24

Korduma kippuvad küsimused auruvõrgu kohta

Mis on auruvõrk lihtsates sõnades?

Auruvõrk on rõhk, mida konkreetne aine avaldab, kui see on tasakaalus oma vedela või tahke faasiga spetsiifilisel temperatuuril. See mõõdab, kui kergesti aine aurustub – kõrgema auruvõrguga ained aurustuvad antud temperatuuril kergemini kui madalama auruvõrguga ained.

Kuidas temperatuur mõjutab auruvõrku?

Temperatuuril on auruvõrgu suhtes tugev positiivne mõju. Temperatuuri tõustes saavad molekulid rohkem kineetilist energiat, mis võimaldab neil ületada intermolekulaarsed jõud ja pääseda gaasifaasi. See suhe on eksponentsiaalne, mitte lineaarne, mistõttu auruvõrgu kõverad näitavad kõrgematel temperatuuridel järsku tõusu.

Mis vahe on auruvõrgul ja atmosfäärirõhul?

Auruvõrk on konkreetse aine aurust avaldatud rõhk, kui see on tasakaalus oma vedela või tahke faasiga. Atmosfäärirõhk on kogu rõhk, mida kõik gaasid avaldavad Maa atmosfääris. Kui aine auruvõrk võrdub atmosfäärirõhuga, siis see keeb.

Miks on auruvõrk destilleerimisprotsessides oluline?

Destilleerimine sõltub komponentide vahelisest auruvõrgu erinevusest. Kõrgema auruvõrguga ained aurustuvad kergemini ja neid saab eraldada madalama auruvõrguga ainetest. Auruvõrgu mõistmine aitab optimeerida destilleerimise tingimusi tõhusaks eraldamiseks.

Kas auruvõrku saab mõõta otse?

Jah, auruvõrku saab mõõta otse mitmete eksperimentaalsete meetodite abil:

Isoteniskoopmeetod
Staatiline meetod (manomeetriline meetod)
Dynaamiline meetod (keemistemperatuuri meetod)
Gaasi küllastumise meetod
Knudsen'i efusioonimeetod

Mis juhtub, kui auruvõrk võrdub atmosfäärirõhuga?

Kui aine auruvõrk võrdub ümbritseva atmosfäärirõhuga, siis aine keeb. Just seetõttu keeb vesi 100°C juures merepinnal (kus atmosfäärirõhk on umbes 760 mmHg), kuid keeb madalamal temperatuuril kõrgematel kõrgustel, kus atmosfäärirõhk on madalam.

Kui täpne on Antoine'i võrrand auruvõrgu arvutamiseks?

Antoine'i võrrand pakub head täpsust (tavaliselt 1-5% ulatuses) oma määratud temperatuurivahemikes. Nende vahemike välisel alal väheneb täpsus. Kõrge täpsuse nõudmisel või äärmuslikes tingimustes võib eelistada keerukamaid võrrandeid nagu Wagneri võrrand.

Milliseid ühikuid kasutatakse tavaliselt auruvõrgu mõõtmiseks?

Auruvõrgu mõõtmiseks kasutatakse tavaliselt järgmisi ühikuid:

Millimeetrid elavhõbedas (mmHg)
Torr (1 Torr = 1 mmHg)
Pascalid (Pa) või kilopascalid (kPa)
Atmosfäärid (atm)
Nael ruut tolli kohta (psi)

Kuidas mõjutab molekulaarne struktuur auruvõrku?

Molekulaarne struktuur mõjutab auruvõrku märkimisväärselt:

Molekulaarne kaal: Raskemad molekulid omavad tavaliselt madalamat auruvõrku
Intermolekulaarsed jõud: Tugevam jõud (vesiniksidemed, dipool-dipooli interaktsioonid) toob kaasa madalama auruvõrgu
Molekuli kuju: Kompaktsemad molekulid omavad sageli kõrgemat auruvõrku kui pikemad
Funktsionaalsed grupid: Polaarsed grupid nagu -OH vähendavad tavaliselt auruvõrku

Kas ma saan seda kalkulaatorit kasutada ainete segude jaoks?

See kalkulaator on mõeldud puhaste ainete jaoks. Segude puhul järgib auruvõrk Raoulti seadust ideaalses lahuses, kus iga komponendi osaline auruvõrk on võrdne selle moolfraktsiooniga, korrutatud selle puhta auruvõrguga. Mitteideaalse segude puhul tuleb arvesse võtta aktiivsuskoefitsiente.

Viidatud allikad

Poling, B. E., Prausnitz, J. M., & O'Connell, J. P. (2001). Gaaside ja vedelike omadused (5. väljaanne). McGraw-Hill.
Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2017). Keemiatehnika termodünaamika sissejuhatus (8. väljaanne). 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). Yaws'i auruvõrgu käsiraamat: Antoine'i konstantide väärtused (2. väljaanne). Gulf Professional Publishing.
Reid, R. C., Prausnitz, J. M., & Poling, B. E. (1987). Gaaside ja vedelike omadused (4. väljaanne). McGraw-Hill.
Perry, R. H., & Green, D. W. (2008). Perry keemiatehnika käsiraamat (8. väljaanne). McGraw-Hill.

Järeldus

Auruvõrgu kalkulaator pakub kiiret ja täpset viisi erinevate ainete auruvõrgu hindamiseks erinevatel temperatuuridel, kasutades hästi tuntud Antoine'i võrrandit. Auruvõrgu mõistmine on hädavajalik mitmesugustes rakendustes keemias, keemiatehnika, keskkonnateaduses ja ohutuse haldamises.

Kasutades seda kalkulaatorit, saate:

Ennustada ainete faasi käitumist
Kavandada tõhusaid destilleerimis- ja eraldamisprotsesse
Hinnata volatiilsete kemikaalide ohuriske
Optimeerida kemikaalide säilitustingimusi
Paremini mõista aurustumise ja kondenseerumise nähtusi

Täpseimate tulemuste saamiseks veenduge, et töötate oma valitud aine kehtiva temperatuurivahemiku piires. Spetsialiseeritud rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrgemat täpsust või ainete jaoks, mis ei kuulu meie andmebaasi, kaaluge põhjalike viidatud allikate konsulteerimist või otseseid eksperimentaalseid mõõtmisi.

Katsuge meie auruvõrgu kalkulaatorit juba täna, et kiiresti määrata auruvõrke oma keemiliste rakenduste ja katsete jaoks!

Auru rõhu kalkulaator: Hinda aine volatiilsust

Auru rõhu hindaja

Auru rõhk

Arvutuse valem

Auru rõhk vs Temperatuur

Dokumentatsioon