Lernziele
- Dampfdruck definieren.
- Beschreiben Sie die Beziehung zwischen den intermolekularen Kräften in einer Flüssigkeit und ihrem Dampfdruck.
- Beschreiben Sie die Beziehung zwischen dem Dampfdruck einer Flüssigkeit und der Temperatur.
Beispiele
Was bewirkt, dass sich dieses Spielzeug bewegt?
Die trinkende Ente ist ein Spielzeug, mit dem viele Kinder (und Erwachsene) gerne spielen., Sie können die trinkende Ente in Aktion im Video unter dem folgenden Link sehen:
Die Bewegung der Ente veranschaulicht ein physikalisches Prinzip namens Dampfdruck. Wenn sich der Dampfdruck ändert, bewegt sich die Flüssigkeit in der Ente auf und ab, wodurch sich die Ente bewegt.
Dampfdruck
Wenn ein teilweise gefüllter Flüssigkeitsbehälter mit einem Stopfen verschlossen wird, verdampfen einige Flüssigkeitsmoleküle an der Oberfläche in die Dampfphase ., Die Dampfmoleküle können jedoch nicht aus dem Behälter entweichen und so erreicht der Raum über der Flüssigkeit nach einer gewissen Zeit einen Punkt, an dem sie keine Dampfmoleküle mehr aufnehmen kann. Jetzt kondensieren einige der Dampfmoleküle wieder zu einer Flüssigkeit. Das System erreicht den Punkt, an dem die Verdampfungsrate gleich der Kondensationsrate ist (siehe Abbildung unten ). Dies wird als dynamisches Gleichgewicht zwischen der Flüssigkeits-und der Dampfphase bezeichnet.
Abbildung 13.10
Gleichgewicht zwischen Flüssigphase und Dampfphase.,
Ein dynamisches Gleichgewicht kann durch eine Gleichung mit einem Doppelpfeil veranschaulicht werden, was bedeutet, dass die Reaktion in beide Richtungen und mit der gleichen Geschwindigkeit abläuft.
Die Vorwärtsrichtung repräsentiert den Verdampfungsprozess, während die Rückwärtsrichtung den Kondensationsprozess darstellt.
Da sie dem Behälter nicht entweichen können, üben die Dampfmoleküle über der Oberfläche der Flüssigkeit einen Druck auf die Wände des Behälters aus., Der Dampfdruck ist ein Maß für den Druck (Kraft pro Flächeneinheit), den ein Gas über eine Flüssigkeit in einem verschlossenen Behälter ausübt. Dampfdruck ist eine Eigenschaft einer Flüssigkeit, die auf der Stärke ihrer intermolekularen Kräfte basiert. Eine Flüssigkeit mit schwachen intermolekularen Kräften verdunstet leichter und hat einen hohen Dampfdruck. Eine Flüssigkeit mit stärkeren intermolekularen Kräften verdunstet nicht leicht und hat somit einen niedrigeren Dampfdruck. Zum Beispiel ist Diethylether eine unpolare Flüssigkeit mit schwachen Dispersionskräften. Sein Dampfdruck bei 20°C beträgt 58,96 kPa., Wasser ist eine polare Flüssigkeit, deren Moleküle durch relativ starke Wasserstoffbindung zueinander hingezogen werden. Der Dampfdruck von Wasser bei 20°C beträgt nur 2,33 kPa, weit weniger als der von Diethylether.
Dampfdruck und Temperatur
Der Dampfdruck ist temperaturabhängig. Wenn die Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter erhitzt wird, entweichen mehr Moleküle aus der flüssigen Phase und verdampfen. Die größere Anzahl von Dampfmolekülen trifft häufiger auf die Behälterwände, was zu einem Druckanstieg führt., Die folgende Tabelle zeigt die Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks von drei Flüssigkeiten.
Beachten Sie, dass die Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks nicht linear ist. Von 0°C bis 80°C steigt der Dampfdruck von Wasser um 46,73 kPa, während er in nur einer Spanne von zwanzig Grad um 53,99 kPa von 80°C auf 100°C ansteigt.
Key Takeaways
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- Der Dampfdruck ist ein Maß für den Druck, den ein Gas über einer Flüssigkeit in einem versiegelten Behälter ausübt.
- Starke intermolekulare Kräfte erzeugen eine geringere Verdampfungsrate und einen niedrigeren Dampfdruck.,
- Schwache intermolekulare Kräfte erzeugen eine höhere Verdampfungsrate und einen höheren Dampfdruck.
- Mit steigender Temperatur steigt der Dampfdruck.
Übungen
Praxis
Fragen
Verwenden Sie den folgenden Link, um die folgenden Fragen zu beantworten:
- Welches Material hat den höchsten Dampfdruck bei 25°C?
- welches material hat den niedrigsten Dampfdruck bei 25°C?
- Mit welchem Gerät wird der Dampfdruck gemessen?
- Beeinflusst die Oberfläche der Flüssigkeit den Dampfdruck?