Henry-Gesetz-Umrechner
Geben Sie eine Henry-Konstante ein und wählen Sie Ausgangseinheit und Zieleinheit, um das Ergebnis des Rechners zu sehen. Prüfen Sie vor der Verwendung eines umgerechneten Wertes die Definition der Konstante, wenn zwischen verschiedenen Formen gewechselt wird.
Henry-Konstante zwischen Einheiten umrechnen
Formel des Henry-Gesetzes
Wobei gilt:
- \(c\) — Konzentration des gelösten Gases, in mol/L bei Verwendung mit den aufgeführten konzentrationsbasierten Einheiten.
- \(p\) — Partialdruck dieses Gases, in atm bei Verwendung mit den aufgeführten atmosphärenbasierten Einheiten.
- \(k_{c/p}\) — Konzentration geteilt durch Druck, mit den Einheiten mol/(L·atm).
- \(k_{p/c}\) — Druck geteilt durch Konzentration, mit den Einheiten atm·L/mol; für dasselbe Gas und dieselben Bedingungen gilt \(k_{p/c}=1/k_{c/p}\).
- \(K_{\mathrm{in}}\) und \(K_{\mathrm{out}}\) — der eingegebene Wert und der vom Rechner angezeigte Wert.
- \(F_{\mathrm{from}}\) und \(F_{\mathrm{to}}\) — die einprogrammierten Faktoren des Rechners für die gewählten Einheiten.
Die ersten beiden Gleichungen beschreiben zwei reziproke Formen des Henry-Gesetzes. Die letzte Gleichung beschreibt die numerische Arbeitsweise dieses Rechners; ihre Faktoren liefern nicht für jedes verfügbare Einheitenpaar wissenschaftlich gültige Umrechnungen.
Henry-Gesetz – Rechenbeispiel
Beispiel: behalten Sie den Standardwert der Henry-Konstante von 0,034 bei, mit mol/(L·atm) als Ausgangseinheit und atm/mol-Anteil als Zieleinheit. Der Rechner weist diesen Einheiten die Faktoren 1 bzw. \(1/0.034\) zu.
\[K_{\mathrm{out}}=0.034\times\frac{1}{1/0.034}=0.001156\]
Ergebnis: der Rechner zeigt 0,001156 atm/mol-Anteil an. Dies ist die reproduzierbare Software-Ausgabe, keine gültige physikalische Umrechnung: Um eine Konstante mit der Einheit Druck pro Molanteil zu erhalten, sind zusätzliche Informationen über die Flüssigkeit erforderlich.
So verwenden Sie den Rechner
- Geben Sie Ihren Zahlenwert unter Wert der Henry-Konstante ein. Verwenden Sie einen Wert, der für das relevante Gas, die relevante Flüssigkeit und Temperatur gemessen oder angegeben wurde.
- Wählen Sie die angegebene Definition und Einheit des Wertes unter Ausgangseinheit. Wählen Sie keine Einheit nur anhand der Buchstaben, mit denen die Konstante benannt ist.
- Wählen Sie die gewünschte Zieleinheit und lesen Sie die Umgerechnete Henry-Konstante ab.
- Bevor Sie das Ergebnis in einer Berechnung verwenden, prüfen Sie, ob die beiden Einheiten dieselbe Definition des Henry-Gesetzes darstellen. Die unten beschriebenen Einschränkungen sind besonders wichtig beim Wechsel zwischen Konzentrations-, Invers-Konzentrations- und Molanteil-Formen.
Was eine Henry-Konstante aussagt
Das Henry-Gesetz verbindet die Gleichgewichtsmenge eines gelösten Gases mit dem Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit, unter Bedingungen, unter denen die Beziehung näherungsweise linear ist. Wird die Konzentration als \(c=k_{c/p}p\) geschrieben, bedeutet ein größeres \(k_{c/p}\), dass bei gegebenem Druck mehr Gas in Lösung geht. Wird die Beziehung dagegen als \(p=k_{p/c}c\) geschrieben, bedeutet ein größeres \(k_{p/c}\), dass ein höherer Druck nötig ist, um eine bestimmte Konzentration zu erreichen. Diese Konstanten haben reziproke Zahlenwerte, wenn ihre Druck- und Konzentrationseinheiten zusammenpassen.
Die Unterscheidung ist wichtig, weil „Henry-Konstante“ keine einheitlichen Einheiten festlegt. Zum Beispiel beschreibt mol/(L·atm) Konzentration pro Druck, während atm·L/mol Druck pro Konzentration beschreibt. Eine Molanteil-Form beschreibt den Druck im Verhältnis zum Molanteil des gelösten Gases in der Flüssigkeit. Sie ist ohne Informationen, die den Molanteil mit der Konzentration verknüpfen, nicht gegen eine konzentrationsbasierte Form austauschbar.
Konstanten hängen außerdem vom Gas, vom Lösungsmittel, von der Temperatur und davon ab, wie die Gleichgewichtsgröße definiert ist. Bestätigen Sie diese Bedingungen, bevor Sie veröffentlichte Werte vergleichen. Wenn Sie den Druck in einer separaten Berechnung umrechnen müssen, verarbeitet der Druck-Umrechner Druckeinheiten; er ändert nicht die Definition einer Henry-Konstante. Für eine Gasübertragungsberechnung mit einer Stoffmenge pro Zeiteinheit verwenden Sie den Stoffmengenstrom-Umrechner für diese separate Größe.
Annahmen und Einschränkungen
Betrachten Sie nicht jedes angezeigte Ergebnis als Einheitenumrechnung. Der Rechner verwendet einen festen Multiplikator für jede Menüoption und dividiert den einen Multiplikator durch den anderen. Insbesondere behandelt er mol/(L·atm) und atm·L/mol als zahlenmäßig gleich. Diese Formen sind Reziproke, keine äquivalenten Einheiten. Beispielsweise entspricht 0,034 mol/(L·atm) für dieselbe Gleichgewichtsbeziehung ungefähr 29,4118 atm·L/mol — nicht 0,034 atm·L/mol.
Der einprogrammierte Faktor für mol/(m³·Pa) setzt auch die übliche Volumen- und Druckumrechnung von mol/(L·atm) nicht um. Mit 1 atm = 101.325 Pa und 1 m³ = 1.000 L entspricht eine Konzentration-pro-Druck-Konstante von 0,034 mol/(L·atm) ungefähr 0,000335554 mol/(m³·Pa). Prüfen Sie diese Umrechnung unabhängig nach, statt sich auf das angezeigte einheitenübergreifende Ergebnis zu verlassen.
Die beiden Molanteil-Optionen, atm/mol-Anteil und Pa/mol-Anteil, sind Druck-pro-Molanteil-Formen. Der Wechsel der Druckeinheiten innerhalb derselben Form erfordert die Beziehung 1 atm = 101.325 Pa; das im Rechner einprogrammierte Verhältnis läuft in die entgegengesetzte Richtung. Der Wechsel zwischen einer Molanteil-Form und einer konzentrationsbasierten Form erfordert eine Beziehung zwischen dem Molanteil und der Konzentration in der Flüssigkeit, typischerweise unter Einbeziehung von Zusammensetzung und Dichte der Flüssigkeit. Kein universeller Faktor liefert diese Information, auch der einprogrammierte Wert 0,034 nicht.
Für zuverlässige Arbeiten verwenden Sie die unveränderte Ausgabe des Rechners nur als Wertkontrolle. Schreiben Sie für jeden Wechsel der Definition oder der Einheiten die Gleichung auf, rechnen Sie ihre Bestandteile um und prüfen Sie das Ergebnis anhand der in der Quelle angegebenen Konvention. Auch eine Nulleingabe erfordert Sorgfalt: Der Kehrwert einer Konzentration-pro-Druck-Konstante von null ist nicht definiert, auch wenn der Rechner null anzeigen kann.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechne ich die Konzentration eines gelösten Gases mit dem Henry-Gesetz?
Multiplizieren Sie den Partialdruck des Gases mit seiner Konzentration-pro-Druck-Konstante: \(c=k_{c/p}p\). Beträgt beispielsweise \(k_{c/p}=0.020\) mol/(L·atm) und der Partialdruck des Gases 0,50 atm, dann ist \(c=0.010\) mol/L. Verwenden Sie eine Konstante, die für dasselbe Gas, dieselbe Flüssigkeit und Temperatur gemessen wurde, und prüfen Sie, ob die Lösung im näherungsweise linearen Bereich des Henry-Gesetzes liegt.
Gibt es einen normalen oder guten Wert für eine Henry-Konstante?
Es gibt keinen einzelnen normalen oder guten Wert. Eine Henry-Konstante beschreibt ein bestimmtes Gas-Flüssigkeits-Gleichgewicht bei einer bestimmten Temperatur, und veröffentlichte Quellen verwenden unterschiedliche Definitionen. Gleichen Sie vor dem Vergleich von Werten Gas, Lösungsmittel, Temperatur und Form der Konstante ab. Eine größere Konzentration-pro-Druck-Konstante bedeutet eine höhere Löslichkeit bei gegebenem Druck; bei ihrem reziproken Gegenstück, Druck pro Konzentration, kehrt sich die Deutung um.
Wie rechne ich eine Henry-Konstante von Hand in ihre reziproke Form um?
Bilden Sie den Kehrwert des Zahlenwertes, wenn Sie zwischen zusammenpassenden Konzentrations-pro-Druck- und Druck-pro-Konzentration-Formen wechseln. So entspricht \(0.020\) mol/(L·atm) beispielsweise \(1/0.020=50\) atm·L/mol. Dies funktioniert nur, wenn die Einheiten reziprok sind und die Konstanten dieselben Gleichgewichtsbedingungen beschreiben. Der Kehrwert von null ist nicht definiert.
Soll ich im Henry-Gesetz den Gesamtdruck oder den Partialdruck verwenden?
Verwenden Sie den Partialdruck des sich lösenden Gases, nicht den Gesamtdruck eines Gasgemischs. Multiplizieren Sie für ein näherungsweise ideales Gasgemisch den Gesamtdruck mit dem Molanteil dieses Gases in der Gasphase: \(p_i=y_iP\). Ein Gas, das 20 % eines Gemischs bei 2 atm ausmacht, hat beispielsweise einen Partialdruck von etwa 0,4 atm. Verwechseln Sie den Molanteil in der Gasphase nicht mit dem Molanteil in der Flüssigkeit.
Kann ich eine bei einer anderen Temperatur gemessene Henry-Konstante verwenden?
Nicht ohne Berücksichtigung der Temperatur. Die Gaslöslichkeit und die zugehörige Henry-Konstante können sich mit der Temperatur erheblich ändern. Manche Referenzen geben eine empirische Temperaturgleichung oder einen thermodynamischen Parameter zur Abschätzung der Änderung an, aber die Gleichung muss zur Definition der Konstante in der Referenz passen. Verwenden Sie für genaue Arbeiten nach Möglichkeit einen bei Ihrer Zieltemperatur gemessenen Wert.
Wie kann ich die Konzentration eines gelösten Gases mit seinem Molanteil in der Flüssigkeit verknüpfen?
Sie benötigen die Gesamtmolarkonzentration des Flüssigkeitsgemischs: \(x_{gas}=c_{gas}/c_{total}\), wobei beide Konzentrationen auf dasselbe Volumen bezogen sein müssen. Die Ermittlung von \(c_{total}\) erfordert in der Regel Informationen über Zusammensetzung und Dichte der Flüssigkeit. Bei einer ausreichend verdünnten wässrigen Lösung kann das Lösungsmittel diese Summe dominieren, diese Näherung ist jedoch nicht allgemeingültig. Eine Druck-pro-Molanteil-Konstante lässt sich daher nicht allein mit Druckeinheiten aus einer konzentrationsbasierten Konstante gewinnen.
Wie rechne ich eine Konzentration-pro-Druck-Konstante von atm auf Pa um?
Teilen Sie ihren Zahlenwert in mol/(L·atm) durch 101.325, um mol/(L·Pa) zu erhalten, weil eine Atmosphäre 101.325 Pascal entspricht. So ist \(0.020\) mol/(L·atm) ungefähr \(1.97\times10^{-7}\) mol/(L·Pa). Wenn Sie zusätzlich Liter in Kubikmeter umrechnen, multiplizieren Sie dieses Ergebnis mit 1.000. Rechnen Sie die Druck- und Volumenanteile getrennt um, um die Faktoren nicht zu verwechseln.