Volume di gas necessario a riempire una camera chiusa
Question 
Ciao a tutti, non so se posto nella sezione giusta. Se così non fosse prego qualche amministratore di spostare il thread.
Poniamo il caso che io voglia sapere quanto volume di una certa sostanza sia necessario a riempire una camera di questo tipo (vedi allegati)   
con queste misure    .

Approssimando la forma della camera ad un tronco di cono (perchè la parte superiore è occupata dal tappo), il suo volume risulta essere di 64 cm3 (=64 mL).

Inizialmente la sostanza che si trova in frigo è allo stato liquido. Essa è posta ai bordi interni della camera e a T ambiente (25°C), il liquido tende a vaporizzare, occupando la camera.
Quanto volume di sostanza è necessario a occupare la camera (portarla a saturazione)? Quanto tempo bisogna aspettare perchè avvenga questo?

Io ho fatto questo ragionamento: se si considera la sostanza come un "gas perfetto", si può usare l'equazione dei gas perfetti
PV=nRT
per calcolarsi le moli di gas (e quindi la massa e il volume) necessari per occupare 64 cm3. Ho tutti i dati a disposizione P=1atm,
R=0,0821 L*atm*mol-1*K-1,
Quindi n=0,0026 mol
Considerando un peso molecolare della sostanza, PM= 67,09 g/mol e una densità della sostanza d=0,97g/mL. Il volume di gas necessario per occupare la camera risulta essere di 180 uL.
Non so però se questa è la strada giusta. Inoltre non ho informazioni sui tempi.
So che la sostanza ha una tensione di vapore è di 8.7 hPa (20 °C).

Come posso risolvere l'arcano? Grazie a tutti
Cita messaggio
Non sono certa di aver compreso bene quali sono i termini del tuo problema.
Io ho capito che il volume calcolato del tuo contenitore (beuta) è di 64 cm3.
Quando nel contenitore versi un volume di liquido (V1), il volume di aria è (64 - V1) cm3.
Ora la tua domanda è: "A temperatura ambiente, quale è il volume di vapore che satura l'aria contenuta???"
La tensione di vapore di 8,7 hPa a 20°C rappresenta la pressione del vapore saturo in un recipiente in cui è stato fatto il vuoto, non mi sembra che sia il tuo caso.
C'è qualcosa che mi sfugge.
Mi verrebbe da dire che quando il tappo della beuta salta via, la pressione all'interno del recipiente è maggiore di quella atmosferica.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


Cita messaggio
Prova a ragionare così: una mole di un qualsiasi gas occupa a c.n un volume pari a 22.414 L/mol .
Può essere più chiaro ragionare in questa direzione?
comandante diavolo *yuu*
Cita messaggio
(2019-03-03, 18:23)LuiCap Ha scritto: ...............
Ora la tua domanda è: "A temperatura ambiente, quale è il volume di vapore che satura l'aria contenuta???"
...............
Direi che quello che voglio sapere è: "A Temperatura ambiente, quanto volume di liquido (che poi evapora) è necessario a saturare l'aria nella beuta?" E: "Quanto tempo devo aspettare affinchè tutta l'aria vada in saturazione?"

Non so se ho reso l'idea

(2019-03-03, 18:26)comandantediavolo Ha scritto: Prova a ragionare così: una mole di un qualsiasi gas occupa a c.n un volume pari a 22.414 L/mol .
Può essere più chiaro ragionare in questa direzione?
ok, ho visto la definizione di volume molare su wiki. Anch'essa deriva dall'equazione dei gas di stato dei gas.
Provando a ricalcolare il volume di una mole di gas a 25°C (=24,45 L/mol). Facendo le proporzioni e i calcoletti, ottengo nuovamente 180 uL.

Non ho però informazioni sui tempi. Hai qualche idea su come potrei avere info sui tempi?
Cita messaggio
L'idea l'hai resa, ma devi considerare che, una volta che hai introdotto il liquido nella beuta e chiuso con un tappo perfettamente a tenuta, la pressione che si viene a creare all'interno è dovuta sia all'aria sia al vapore in equilibrio con il proprio liquido:
Ptot = Paria + Pvapore
Se davvero il tappo è a tenuta perfetta la pressione all'interno del recipiente diventa maggiore della pressione atmosferica.
Per poter fare dei calcoli decenti dovresti, una volta immesso un volume noto di liquido nella beuta e chiuso con un tappo a tenuta, togliere l'aria che rimane nella beuta.
Io arrivo fin qui.

Per quanto riguarda il volume molare di 22,414 L le condizioni sono:
T = 273,15 K
P = 1 atm
R = 0,0820578 L·atm/K·mol
n = 1 mol
da cui, applicando PV = nRT si ha:
V = 1 mol · 0,0820578 L·atm/K·mol · 273,15 K / 1 atm = 22,414(08807...) L
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


Cita messaggio
(2019-03-04, 13:21)LuiCap Ha scritto: L'idea l'hai resa, ma devi considerare che, una volta che hai introdotto il liquido nella beuta e chiuso con un tappo perfettamente a tenuta, la pressione che si viene a creare all'interno è dovuta sia all'aria sia al vapore in equilibrio con il proprio liquido:
Ptot = Paria + Pvapore
Se davvero il tappo è a tenuta perfetta la pressione all'interno del recipiente diventa maggiore della pressione atmosferica.
Per poter fare dei calcoli decenti dovresti, una volta immesso un volume noto di liquido nella beuta e chiuso con un tappo a tenuta, togliere l'aria che rimane nella beuta.
Io arrivo fin qui.

Per quanto riguarda il volume molare di 22,414 L le condizioni sono:
T = 273,15 K
P = 1 atm
R = 0,0820578 L·atm/K·mol
n = 1 mol
da cui, applicando PV = nRT si ha:
V = 1 mol · 0,0820578 L·atm/K·mol · 273,15 K / 1 atm = 22,414(08807...) L

Grazie Prof.ssa, mi ha preceduto di 2 minuti, perchè stavo modificando la risposta precedente. Sono riuscito a calcolarmi il volume di una mole di gas alle mie condizioni (25°C)...

Se invece non togliessi l'aria nella beuta (non posso) dopo l'aggiunta?
Cita messaggio
C'è qualcosa che non torna nei tuoi calcoli.
Ammettiamo per un attimo che non ci sia aria nella beuta insieme al liquido che tu versi dentro.
Applicando l'equazione dei gas ideali a 25°C si può calcolare il numero di moli di gas che contiene la beuta ammettendo che tutto il tuo liquido si trasformi in vapore (cosa che non è così perché la sua tensione di vapore testimonia il fatto che sia un liquido poco volatile):
n = 6,4·10^-2 L · 0,0820578 L·atm/K·mol · 298,15 K / 1 atm = 0,00262 mol
m = 0,00262 mol · 67,09 g/mol = 0,175 g
Questa è la massa di gas che non ha densità uguale a quella del liquido (0,97 g/mL), quindi il successivo calcolo del volume è sbagliato.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


Cita messaggio




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)