क्लॉसियस-क्लैप्रोन समीकरण एक ही पदार्थ के पदार्थ के दो राज्यों के चरणों के बीच संक्रमण का वर्णन करता है। यह पानी और इसके विभिन्न राज्यों के बीच संक्रमण का मामला है, जैसा कि चित्र में चरण आरेख में दिखाया गया है। क्लॉसियस-क्लैपेरॉन समीकरण का उपयोग तापमान के एक समारोह के रूप में वाष्प के दबाव को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, या चरण संक्रमण की गर्मी की गणना करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसमें दो अलग-अलग तापमानों पर वाष्प के दबाव शामिल होते हैं। वाष्प के दबाव और तापमान में आमतौर पर एक रैखिक संबंध नहीं होता है; पानी के मामले में वाष्प का दबाव तापमान की तुलना में तेजी से बढ़ता है। क्लॉसियस-क्लैप्रोन समीकरण हमें वक्र के प्रत्येक बिंदु पर स्पर्शरेखा रेखा के ढलान की गणना करने की अनुमति देता है जो तापमान के कार्य के रूप में वाष्प दबाव की भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है।
आइए रुडोल्फ क्लॉज़ियस और बेनोइट एमिल क्लैपेरॉन द्वारा प्रस्तावित समीकरण के एक अनुप्रयोग को देखें। 1-प्रोपेनोल का वाष्प दाब 14.7 डिग्री सेल्सियस पर 10 टॉर है, और 1-प्रोपेनोल के वाष्पीकरण की ऊष्मा = 47.2 kJ/mol; 52.8 डिग्री सेल्सियस पर वाष्प का दबाव क्या है?
क्लॉसियस-क्लैप्रोन समीकरण की अभिव्यक्ति इस प्रकार है
ln[P T1,vap / P T2,vap ] = (ΔH vap / R)[1/T 2 – 1/T 1 ]
यह समीकरण दो अवस्थाओं, 1 और 2 में वाष्प दाब और तापमान और वाष्पीकरण की तापीय धारिता ΔH वाप द्वारा अभिव्यक्त वाष्पीकरण की ऊष्मा से संबंधित है । हमारी समस्या में, स्थिति 1 तापमान T 1 = 14.7 °C और वाष्प दाब P T1,vap = 10 torr के संगत होगी , जबकि अवस्था 2 तापमान T 2 = 52.8 °C वाला होगा, दबाव P T2,vap होने के नाते वह मूल्य जिसे हम निर्धारित करना चाहते हैं। आर आदर्श गैस स्थिरांक है; आर = 0.008314 केजे/के मोल।
क्लॉसियस-क्लैप्रोन समीकरण में, तापमान केल्विन पैमाने के मूल्यों में व्यक्त किया जाता है, इसलिए पहला कदम तापमान को हमारी सेल्सियस डिग्री समस्या से केल्विन पैमाने में परिवर्तित करना है। ऐसा करने के लिए, हमें 273.15 में जोड़ना होगा, और फिर T 1 = 287.85 K और T2 = 325.95 K
अब हम क्लॉसियस-क्लैप्रोन समीकरण में अपनी समस्या से मानों को प्लग कर सकते हैं।
एलएन [10 / पी टी 2, वैप ] = (47.2 / 0.008314) [1/325.95 – 1/287.85]
यदि हम समानता के दाहिने हाथ की अवधि में इंगित संचालन करते हैं, तो हम प्राप्त करते हैं
एलएन [10 / पी टी 2, वैप ] = -2,305
P T2, vap के मान को अलग करने के लिए जो लघुगणक से प्रभावित होता है, हम समानता के दोनों पक्षों पर प्रतिलघुगणक लागू करते हैं, या जो समतुल्य है, हम समानता के दोनों पदों की शक्ति को संख्या e (2.718) पर लागू करते हैं। ), और निम्नलिखित समानता प्राप्त की जाती है:
10 / पी टी2,वाप = 0.09972
समानता के दोनों पक्षों के व्युत्क्रम मान की गणना करने और मान 10 पास करने पर यह प्राप्त होता है
पी टी2, वैप = 100.3
इसलिए, 52.8 डिग्री सेल्सियस पर 1-प्रोपेनोल का वाष्प दाब 100.3 टॉर है।
सूत्रों का कहना है
गोल्डबर्ग, डेविड। रसायन विज्ञान में 3000 हल की समस्याएं । मैकग्रा-हिल एजुकेशन 2011।
हेन्स, विलियम। सीआरसी हैंडबुक ऑफ केमिस्ट्री एंड फिजिक्स । सीआरसी प्रेस बुक, 2012।
