Конвертер закону Генрі
Введіть сталу закону Генрі та виберіть одиниці «З» і «До», щоб побачити результат калькулятора. Перед використанням значення, перетвореного з однієї форми в іншу, перевірте визначення сталої.
Перетворення сталої Генрі між одиницями
Формула закону Генрі
Де:
- \(c\) — концентрація розчиненого газу, в mol/L при використанні з наведеними одиницями на основі концентрації.
- \(p\) — парціальний тиск цього газу, в atm при використанні з наведеними одиницями на основі атмосфер.
- \(k_{c/p}\) — концентрація, поділена на тиск, з одиницями mol/(L·atm).
- \(k_{p/c}\) — тиск, поділений на концентрацію, з одиницями atm·L/mol; для того самого газу та умов \(k_{p/c}=1/k_{c/p}\).
- \(K_{\mathrm{in}}\) і \(K_{\mathrm{out}}\) — введене значення та значення, яке показує калькулятор.
- \(F_{\mathrm{from}}\) і \(F_{\mathrm{to}}\) — запрограмовані коефіцієнти калькулятора для вибраних одиниць.
Перші два рівняння описують дві взаємно обернені форми закону Генрі. Останнє рівняння описує числову роботу цього калькулятора; його коефіцієнти не забезпечують науково коректного перетворення для кожної доступної пари одиниць.
Закон Генрі – приклад обчислення
Приклад: залиште стандартне значення сталої Генрі 0,034, з одиницею «З» mol/(L·atm) і одиницею «До» atm/мольна частка. Калькулятор приписує цим одиницям коефіцієнти 1 і \(1/0.034\) відповідно.
\[K_{\mathrm{out}}=0.034\times\frac{1}{1/0.034}=0.001156\]
Результат: калькулятор показує 0,001156 atm/мольна частка. Це відтворюваний програмний результат, а не коректне фізичне перетворення: щоб отримати сталу «тиск на мольну частку», потрібна додаткова інформація про рідину.
Як користуватися калькулятором
- Введіть числове значення в поле Значення сталої Генрі. Використовуйте значення, виміряне або наведене для потрібного газу, рідини та температури.
- Виберіть вказане визначення та одиницю значення в полі Одиниця «З». Не вибирайте одиницю лише за літерами, якими названо сталу.
- Виберіть потрібну Одиницю «До» і прочитайте Перетворену сталу Генрі.
- Перед використанням результату в обчисленнях перевірте, чи відповідають обидві одиниці тому самому визначенню закону Генрі. Наведені нижче обмеження особливо важливі при переході між формами на основі концентрації, оберненої концентрації та мольної частки.
Що повідомляє стала закону Генрі
Закон Генрі пов'язує рівноважну кількість розчиненого газу з парціальним тиском цього газу над рідиною в умовах, де цей зв'язок приблизно лінійний. Якщо концентрацію записано як \(c=k_{c/p}p\), то більше \(k_{c/p}\) означає, що за заданого тиску розчиняється більше газу. Якщо зв'язок натомість записано як \(p=k_{p/c}c\), то більше \(k_{p/c}\) означає, що для досягнення заданої концентрації потрібен вищий тиск. Ці сталі мають взаємно обернені числові значення, коли їхні одиниці тиску та концентрації узгоджені.
Ця різниця має значення, бо «стала закону Генрі» не визначає якогось єдиного набору одиниць. Наприклад, mol/(L·atm) описує концентрацію на одиницю тиску, тоді як atm·L/mol описує тиск на одиницю концентрації. Форма на основі мольної частки описує тиск відносно мольної частки розчиненого газу в рідині. Її не можна замінити формою на основі концентрації без інформації, що пов'язує мольну частку з концентрацією.
Сталі також залежать від газу, розчинника, температури та від того, як визначено рівноважну величину. Перед порівнянням опублікованих значень підтвердьте ці умови. Якщо вам потрібно змінити тиск в окремому обчисленні, конвертер тиску перетворює одиниці тиску; він не змінює визначення сталої закону Генрі. Для обчислення перенесення газу з величиною «кількість на одиницю часу» скористайтеся конвертером молярної витрати для цієї окремої величини.
Припущення та обмеження
Не розглядайте кожен показаний результат як перетворення одиниць. Калькулятор використовує фіксований множник для кожного пункту меню і ділить один множник на інший. Зокрема, він розглядає mol/(L·atm) і atm·L/mol як числово рівні. Ці форми є взаємно оберненими, а не еквівалентними одиницями. Наприклад, 0,034 mol/(L·atm) відповідає приблизно 29,4118 atm·L/mol для того самого рівноважного співвідношення — а не 0,034 atm·L/mol.
Запрограмований коефіцієнт для mol/(m³·Pa) також не реалізує звичайного перетворення об'єму й тиску з mol/(L·atm). Використовуючи 1 atm = 101 325 Pa і 1 m³ = 1000 L, стала «концентрація на тиск» 0,034 mol/(L·atm) дорівнює приблизно 0,000335554 mol/(m³·Pa). Перевірте це перетворення самостійно, а не покладайтеся на результат, показаний калькулятором для різних одиниць.
Дві опції з мольною часткою, atm/мольна частка і Pa/мольна частка, — це форми «тиск на мольну частку». Зміна одиниць тиску в межах цієї самої форми потребує співвідношення 1 atm = 101 325 Pa; запрограмоване відношення калькулятора діє у протилежному напрямку. Перехід між будь-якою формою з мольною часткою і формою на основі концентрації потребує зв'язку між мольною часткою рідини та концентрацією, що зазвичай передбачає склад і густину рідини. Жоден універсальний коефіцієнт, як-от 0,034, цієї інформації не надає.
Для надійної роботи використовуйте результат калькулятора без зміни одиниць лише для перевірки значення. Для будь-якої зміни визначення або одиниць запишіть рівняння рівноваги, перетворіть його складові величини та перевірте результат відповідно до конвенції, зазначеної в джерелі. Нульове введення також потребує обережності: обернена величина нульової сталої «концентрація на тиск» не визначена, хоча калькулятор може показати нуль.
Часті запитання
Як обчислити концентрацію розчиненого газу за законом Генрі?
Помножте парціальний тиск газу на його сталу «концентрація на тиск»: \(c=k_{c/p}p\). Наприклад, якщо \(k_{c/p}=0.020\) mol/(L·atm), а парціальний тиск газу становить 0,50 atm, то \(c=0.010\) mol/L. Використовуйте сталу, виміряну для того самого газу, рідини та температури, і переконайтеся, що розчин перебуває в межах приблизно лінійної ділянки дії закону Генрі.
Чи існує нормальне чи «добре» значення сталої закону Генрі?
Ніяке окреме значення не є нормальним чи добрим. Стала закону Генрі описує конкретну рівновагу газ–рідина за конкретної температури, а опубліковані джерела використовують різні визначення. Перед порівнянням значень узгодьте газ, розчинник, температуру та форму сталої. Більша стала «концентрація на тиск» означає більшу розчинність за заданого тиску; для її оберненої форми «тиск на концентрацію» інтерпретація є протилежною.
Як вручну перетворити сталу закону Генрі в обернену форму?
Візьміть обернену величину числового значення при переході між узгодженими формами «концентрація на тиск» і «тиск на концентрацію». Наприклад, \(0.020\) mol/(L·atm) відповідає \(1/0.020=50\) atm·L/mol. Це працює лише тоді, коли одиниці є взаємно оберненими, а сталі описують ті самі рівноважні умови. Обернена величина нуля не визначена.
Чи використовувати в законі Генрі загальний тиск чи парціальний?
Використовуйте парціальний тиск газу, що розчиняється, а не загальний тиск газової суміші. Для приблизно ідеальної газової суміші помножте загальний тиск на мольну частку цього газу в газовій фазі: \(p_i=y_iP\). Наприклад, газ, який становить 20 % суміші за тиску 2 atm, має парціальний тиск приблизно 0,4 atm. Не плутайте мольну частку в газовій фазі з мольною часткою в рідині.
Чи можна використати сталу закону Генрі, виміряну за іншої температури?
Ні, без урахування температури. Розчинність газу та відповідна стала закону Генрі можуть суттєво змінюватися зі зміною температури. Деякі довідники надають емпіричне рівняння температурної залежності або термодинамічний параметр для оцінки цієї зміни, але рівняння має відповідати визначенню сталої, прийнятому в довіднику. Для точної роботи використовуйте виміряне значення за потрібної температури, якщо воно доступне.
Як пов'язати концентрацію розчиненого газу з його мольною часткою в рідині?
Потрібна загальна молярна концентрація рідкої суміші: \(x_{gas}=c_{gas}/c_{total}\), причому обидві концентрації мають бути виражені для одного й того самого об'єму. Знаходження \(c_{total}\) зазвичай потребує інформації про склад і густину рідини. Для достатньо розведеного водного розчину розчинник може переважати цю сумарну величину, але таке наближення не є універсальним. Тому сталу «тиск на мольну частку» не можна отримати зі сталої на основі концентрації, використовуючи лише одиниці тиску.
Як перетворити сталу «концентрація на тиск» з atm у Pa?
Поділіть її числове значення в mol/(L·atm) на 101 325, щоб отримати mol/(L·Pa), оскільки одна атмосфера дорівнює 101 325 паскалів. Наприклад, \(0.020\) mol/(L·atm) — це приблизно \(1.97\times10^{-7}\) mol/(L·Pa). Якщо ви також змінюєте літри на кубічні метри, помножте цей результат на 1000. Перетворюйте частини з тиском та об'ємом окремо, щоб не перевернути коефіцієнт.