Условие задачи

Что такое объёмная доля компонента в газовой смеси?

Решение

Дисциплина, к которой относится задача, — физическая химия (а также основы термодинамики и газовых смесей).

Рассмотрим подробное решение:

1. Определение. Объёмная доля компонента в газовой смеси определяется как отношение объёма, занимаемого данным компонентом, к общему объёму смеси. Если обозначить объём компонента как V₁, а общий объём смеси как Vₘ, то объёмная доля x₍ᵥ₎ компонента записывается как

x₍ᵥ₎ = V₁ / Vₘ

Это безразмерная величина, выражаемая либо в виде обыкновенной дроби, либо в процентах.

2. Связь с молярной долей при идеальном газе. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях температуры и давления объёмы газов пропорциональны числу молей. Таким образом, в идеальной газовой смеси объёмная доля компонента равна его молярной (или мольной) доле. То есть если n₁ — число молей компонента, а nₘ — общее число молей в смеси, то

x₍ᵥ₎ = V₁ / Vₘ = n₁ / nₘ

3. Применение. Объёмная доля используется при расчётах, связанных с законами Газовых смесей, например, при применении закона Дальтона для нахождения парциального давления: парциальное давление компонента p₁ определяется как

p₁ = x₍ᵥ₎ · pₘ

где pₘ — общее давление смеси.

Резюмируя, объёмная доля компонента в газовой смеси — это отношение объёма данного компонента к общему объёму смеси, которое при идеальных условиях эквивалентно отношению числа молей компонента к общему числу молей в смеси.