ما الذي تقوم به هذه الحاسبة
تعتمد حاسبة الضغط البخاري على صيغة النقطتين لمعادلة كلاوسيوس-كلابيرون لتقدير الضغط البخاري لسائل عند درجة حرارة مستهدفة، انطلاقًا من ضغطه البخاري عند درجة حرارة معلومة ومن إنثالبي التبخر المولي الخاص به. وتُستخدم هذه المعادلة على نطاق واسع في الكيمياء الفيزيائية والهندسة الكيميائية ومقررات الديناميكا الحرارية.
طريقة الاستخدام
أدخِل الضغط البخاري المعلوم P1 (بأي وحدة ضغط متّسقة مثل باسكال Pa أو جو atm أو مليمتر زئبق mmHg)، ودرجة الحرارة T1 التي قِيس عندها P1 (بوحدة الكلفن)، ودرجة الحرارة المستهدفة T2 (بالكلفن أيضًا)، وإنثالبي التبخر ΔHvap بوحدة الجول لكل مول. تظهر النتيجة P2 بنفس وحدة الضغط التي استخدمتها مع P1.
شرح المعادلة
الصيغة هي $$\ln\!\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)$$ حيث \(R = 8.314\) جول/(مول\(\cdot\)كلفن). وبحل المعادلة لإيجاد P2 نحصل على $$P_2 = P_1 \cdot e^{-\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)}$$ يفترض هذا النموذج أن قيمة \(\Delta H_{vap}\) ثابتة على امتداد المجال الحراري وأن البخار يسلك سلوكًا مثاليًا، وهو تقريب جيد ضمن مدى حراري معتدل.
مثال محلول
بالنسبة للماء يكون \(P_1 = 101325\) باسكال عند \(T_1 = 373.15\) كلفن، مع \(\Delta H_{vap} = 40700\) جول/مول. لإيجاد الضغط البخاري عند \(T_2 = 350\) كلفن: $$\frac{1}{350} - \frac{1}{373.15} = 0.00285714 - 0.00267989 = 0.00017725$$ نضرب القيمة في \(-\left(\frac{40700}{8.314}\right) = -4894.8\): فنحصل على \(\ln\!\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -0.86756\). ومن ثَم $$P_2 = 101325 \cdot e^{-0.86756} \approx 42546 \text{ باسكال}$$
الأسئلة الشائعة
بأي وحدة يجب أن تكون درجة الحرارة؟ دائمًا بالكلفن — فالمعادلة تتطلب درجة حرارة مطلقة.
هل يجب أن يكون P1 بوحدة الباسكال؟ لا. أي وحدة ضغط تصلح، إذ تخرج النتيجة P2 بالوحدة نفسها لأن المعادلة تعتمد على نسبة بين الضغطين.
لماذا تكون النتيجة تقريبية؟ لأن قيمة \(\Delta H_{vap}\) تتغير قليلًا في الواقع مع درجة الحرارة، لذا تقل الدقة كلما اتّسع المدى الحراري كثيرًا.
