Diferença entre pressão parcial e pressão de vapor

Pressão parcial e pressão de vapor são termos científicos comumente usados ​​relacionados à quantidade de pressão exercida pelos componentes do sistema, mas sua identidade pode ser confusa para os outros. Há uma distinção clara entre esses termos, incluindo seus efeitos e identidade. Este artigo irá elaborar mais sobre as diferenças entre esses termos. Também incluirá alguns exemplos para desmistificar suas aplicações.

Vamos começar destacando o conceito de pressão antes que possamos nos aprofundar na distinção entre vapor e pressão parcial. A pressão é cientificamente definida como a força aplicada por unidade de área em um objeto ou substância. Também pode ser definida como a força aplicada pelas partículas que colidem umas sobre as outras e é frequentemente medida usando Pascal. No caso de colisão de partículas, a equação dos gases e a teoria cinética dos gases são usadas para calcular a pressão.

O que é pressão de vapor?

A pressão de vapor pode ser aplicada a fases líquidas ou sólidas. É a pressão exercida pelo vapor em seu equilíbrio termodinâmico no estado líquido ou sólido a uma determinada temperatura em um sistema fechado quando o vapor e o líquido (sólido) estão em contato. Essa pressão surge como resultado da vaporização, que é ativada por um aumento do calor no sólido ou no líquido. Assim, a temperatura é usada como medida de vaporização e é diretamente proporcional à pressão do vapor. Isso significa que quanto maior a temperatura, maior a pressão do vapor.

Durante a vaporização, as moléculas de ar escapam como resultado da energia cinética mais alta para o ar em um sistema fechado. Então, quando em equilíbrio, a pressão do vapor surge entre o vapor e sua forma condensada de líquido (sólido). Em soluções em que as forças intermoleculares são mais fracas, a pressão de vapor tende a ser maior e, inversamente, em soluções em que as forças intermoleculares são mais fortes, a pressão de vapor é menor.

A pressão de vapor também pode ocorrer em misturas ideais, conforme explicado pela Lei de Raoult. Ele afirma que a pressão de vapor parcial de um componente em particular em uma mistura líquida ou sólida é igual à pressão de vapor desse componente multiplicada por sua fração molar nessa mistura a uma dada temperatura. O exemplo abaixo ilustra que.

Exemplo 1.

Dada uma mistura ideal de 0,5 mol. etanol e 1,5 mol. metanol com a pressão de vapor de 30KPa e 52KPa, respectivamente, determina a pressão de vapor parcial de cada componente.

Solução:

O número total de moles é de 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. De acordo com a lei de Raoult, a pressão parcial do vapor é igual à pressão do vapor multiplicada pela fração molar desse componente em particular. Nesse caso, o P_metanol = 1,5 / 2 * 52 = 39KPa ep_etanol = 0,5 / 2 * 30 = 7,5KPa.

Quando você tem pressões parciais de vapor dos componentes na mistura, é possível obter a pressão total de vapor adicionando-as. Nesse sentido, 7,5 + 39 fornece 46,5KPa de pressão total de vapor da mistura de soluções de etanol e metanol.

Fatores que afetam a pressão de vapor

Identidade das moléculas

Como já mencionado acima, os tipos de forças moleculares determinam a quantidade de pressão de vapor a ser exercida. Se as forças são mais fortes, emerge menos pressão de vapor e, se mais fraca, surge mais pressão de vapor. Portanto, a composição do líquido ou sólido afetará a pressão do vapor.

Temperatura

Uma temperatura mais alta leva a uma pressão de vapor mais alta, porque ativa mais energia cinética para quebrar as forças moleculares, para que as moléculas possam escapar rapidamente da superfície do líquido. Quando a pressão de vapor (pressão de vapor saturado) é igual à pressão externa (pressão atmosférica), o líquido começa a ferver. Uma temperatura mais baixa resultará em baixa pressão de vapor e levará tempo para o líquido ferver.

Lei de Dalton de pressões parciais

O que é pressão parcial?

A idéia de pressão parcial foi proposta pela primeira vez pelo renomado cientista John Dalton. Ele deu origem à sua Lei das Pressões Parciais, que afirma que a pressão total exercida por uma mistura ideal de gases é igual à soma das pressões parciais de gases individuais. Digamos que um recipiente em particular esteja cheio de gases de hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, a pressão total, P_TOTAL, será igual à soma de oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. A pressão parcial de qualquer gás nessa mistura é calculada multiplicando a pressão total pela fração molar do gás individual.

Em poucas palavras, pressão parcial é a pressão exercida por um gás específico na mistura como se estivesse agindo sozinho no sistema. Assim, você ignora outros gases ao determinar a pressão parcial de um gás individual. Essa teoria pode ser verificada injetando, digamos, 0,6atm de O₂ em um recipiente de 10,0 L a 230K e, em seguida, injetando 0,4atm N₂ em um recipiente idêntico do mesmo tamanho e na mesma temperatura e, em seguida, combine os gases para medir a pressão total; será a soma dos dois gases. Isso explica claramente a pressão parcial de um gás individual em uma mistura de gases não reativos.

Cálculo da pressão parcial

Calcular a pressão parcial é uma brisa absoluta, uma vez que a lei de Dalton [1] fornece provisões para isso. Depende das informações típicas fornecidas. Se, por exemplo, a pressão total é dada para uma mistura de gás A e B, bem como a pressão do gás A, a pressão parcial de B pode ser calculada usando P_TOTAL = P_UMA + P_B. O resto são manipulações algébricas. Porém, em um caso em que apenas a pressão total da mistura tenha sido fornecida, você pode usar a fração molar do gás B para determinar a pressão parcial. A fração molar, denotada por X, pode ser encontrada dividindo as moles de gás B pelo total de moles da mistura gasosa. Então, para encontrar a pressão parcial, você multiplicará a fração molar, X, pela pressão total. O exemplo abaixo elabora que.

Exemplo 2.

Uma mistura de nitrogênio e oxigênio, com 2,5 moles e 1,85 moles, respectivamente, é injetada em um recipiente de 20,0L com uma pressão total de 4atm; calcular a pressão parcial exercida pelo gás oxigênio.

Solução:

O número total de moles na mistura é de 2,5 + 1,85 = 4,35 moles. Então a fração molar de oxigênio, X_o, serão 1,85 moles / 4,35 moles = 0,425 moles. A pressão parcial do oxigênio será 0,425 * 4atm = 1,7atm. A pressão parcial do gás restante pode ser calculada seguindo a mesma abordagem ou pode ser calculada usando o gás oxigênio e a pressão total, conforme elaborado pela lei de Dalton de pressões parciais, de que a pressão total de gases não reativos é igual à soma de as pressões parciais.

Diferença entre vapor e pressão parcial

Das explicações acima, é evidente que a pressão de vapor e a pressão parcial são duas pressões distintas. A pressão de vapor se aplica nas fases líquida e sólida, enquanto a pressão parcial se aplica na fase gasosa. A pressão de vapor é exercida em transição de fase após a adição de calor suficiente à solução, levando assim suas moléculas a escaparem em um sistema fechado.

A principal diferença entre pressão parcial e pressão de vapor é que pressão parcial é a pressão exercida por um gás individual em uma mistura como se estivesse sozinha nesse sistema, enquanto a pressão de vapor refere-se à pressão exercida pelo vapor em seu equilíbrio termodinâmico com seu estado condensado de líquido ou sólido. A tabela abaixo fornece uma comparação concisa dessas pressões.

Pressão de vapor	Pressão parcial
É exercido por vapor líquido ou sólido em sua fase condensada em equilíbrio	É exercido por gases individuais em uma mistura de gases não reativos
Bem explicado pela Lei de Raoult	Bem explicado pela Lei de Dalton
Aplicável nas fases sólida e líquida	Aplicável apenas em fases gasosas
Independente da área de superfície ou do volume do sistema	Calculado usando os gases no mesmo volume
Calculado usando a fração molar do soluto	Calculado usando a fração molar do gás

Embrulhar!

Pressão de vapor e pressão parcial são dois termos científicos importantes usados ​​na determinação dos efeitos das forças aplicadas pelo vapor e pelos gases, respectivamente, em determinado sistema fechado a determinadas temperaturas. Sua principal diferença é a área de aplicação com a pressão de vapor aplicada nas fases líquida ou sólida, enquanto a pressão parcial é aplicada a um gás individual em uma mistura de gases ideais em um determinado volume.

A pressão parcial é calculada facilmente seguindo a Lei de Pressões Parciais de Dalton, enquanto a pressão de vapor é calculada aplicando a Lei de Raoult. Em qualquer mistura, cada componente de gás exerce sua própria pressão, chamada pressão parcial, independente de outros gases. E quando você dobrar as toupeiras de qualquer componente com a temperatura constante, você aumentará sua pressão parcial. Segundo a relação de Clausius-Clapeyron [2], a pressão do vapor aumenta à medida que a temperatura aumenta.

Com as informações mencionadas acima, você deve conseguir distinguir entre pressão de vapor e pressão parcial. Você também deve poder calculá-los usando as frações molares e multiplicando pela pressão total. Damos exemplos típicos para elaborar a aplicação dessas pressões.