Calcolatore delle pressioni parziali (legge di Dalton)
A partire dalla pressione totale di una miscela gassosa e dalle frazioni molari (o dalle moli) dei componenti, lo strumento calcola le pressioni parziali con la legge di Dalton: P_i = x_i × P_totale.
Il calcolo delle pressioni parziali e la legge di Dalton
Calcolare le pressioni parziali significa determinare la pressione che ciascun gas componente esercita da solo all'interno di una miscela di più gas. Secondo la legge delle pressioni parziali proposta dal chimico inglese John Dalton, la pressione totale di una miscela equivale alla somma delle pressioni parziali di tutti i suoi componenti, e la pressione parziale di ciascuno è la sua frazione molare moltiplicata per la pressione totale (P_i = x_i × P_totale). Da una miscela quotidiana come l'aria fino al gas respirabile delle immersioni, non mancano le occasioni in cui si vuole conoscere la pressione di ogni componente.
Inserite la pressione totale e la proporzione di ciascun componente e questo strumento determina tutte le pressioni parziali automaticamente secondo la legge di Dalton. Le proporzioni si possono dare in frazioni molari o in numero di moli; se le frazioni molari non sommano esattamente a 1, lo strumento le normalizza conservando i rapporti, così non dovete preoccuparvi degli arrotondamenti. Tutto il calcolo si svolge nel vostro browser e i numeri inseriti non vengono inviati in alcun luogo.
Come calcolare le pressioni parziali
- Scegliere la modalità d'inserimento Optate per l'inserimento in frazioni molari se le conoscete, oppure in moli se conoscete la quantità di sostanza di ciascun componente.
- Inserire la pressione totale Riportate la pressione dell'insieme della miscela (P_totale). Mantenete l'unità — atm, kPa, Torr — accordata con quella in cui desiderate i risultati.
- Inserire il valore di ciascun componente Indicate per ognuno la frazione molare o il numero di moli. Il pulsante di aggiunta permette di gestire da due a cinque componenti.
- Controllare le pressioni parziali All'inserimento compaiono la frazione molare e la pressione parziale di ciascun componente. Se la somma delle pressioni parziali coincide con la pressione totale, potete fidarvi del calcolo.
Consigli per sfruttarlo al meglio
- Nella modalità per moli basta indicare le moli di ciascun componente: le frazioni molari vengono calcolate da sole e la loro somma è sempre 1.
- Nella modalità per frazioni molari, se la somma si discosta da 1 il calcolo normalizza automaticamente mantenendo le proporzioni: piccoli errori di inserimento non sono un problema.
- Potete aggiungere ed eliminare da due a cinque componenti. Provate con i principali costituenti dell'aria: azoto, ossigeno, argon e anidride carbonica.
- Se volete studiare la relazione fra pressione, volume, temperatura e quantità di sostanza per un singolo gas, è più adatto lo strumento gemello sull'equazione di stato dei gas.
Quando calcolare le pressioni parziali torna utile
Trovare la pressione parziale di ossigeno dalla composizione dell'aria
Con le frazioni molari di azoto, ossigeno, argon e anidride carbonica e la pressione atmosferica, ottenete tutte le pressioni parziali in una volta. Si presta al lavoro preliminare alle discussioni su quota e mal di montagna, dove la pressione parziale di ossigeno viene a galla.
Gestire il gas respirabile per le immersioni
Dalla variazione della pressione totale con la profondità e dalle frazioni molari di una miscela come il nitrox potete stimare le pressioni parziali di ossigeno e azoto, come riferimento nel valutare il rischio di tossicità da ossigeno o di malattia da decompressione.
Confermare la ripartizione della pressione in una miscela di laboratorio
In un esperimento che racchiude più gas nello stesso recipiente, potete stimare in anticipo, dalle quantità di sostanza immesse, quale parte della pressione ciascun componente sostiene.
Combinare con l'equazione di stato dei gas perfetti
Se volete prima la relazione fra pressione, volume, temperatura e quantità di sostanza di un solo componente, lo strumento gemello calcolatore dell'equazione di stato (PV=nRT) vi dà le moli di ciascun componente, che poi convertite qui in pressioni parziali.
Confrontare con la tensione di vapore saturo
Per un gas umido, verificare che la pressione parziale del vapore d'acqua non superi il valore ottenuto con il calcolatore della tensione di vapore saturo vi dà un riferimento su un'eventuale condensazione o sovrasaturazione.
Il vocabolario della pressione parziale
- Pressione parziale
- La pressione che un singolo gas componente di una miscela mostrerebbe se si supponesse che occupi il recipiente da solo. Per la legge di Dalton si ottiene come frazione molare del componente moltiplicata per la pressione totale (P_i = x_i × P_totale).
- Frazione molare
- La quota della quantità di sostanza di un componente sulla quantità di sostanza totale dell'intera miscela. Assume un valore fra 0 e 1, e le frazioni molari di tutti i componenti sommano sempre a 1.
- Legge delle pressioni parziali di Dalton
- La legge secondo cui la pressione totale di una miscela gassosa equivale alla semplice somma delle pressioni parziali dei suoi componenti. Il chimico inglese John Dalton la propose nel 1801.
- Pressione totale
- La pressione che una miscela di più gas esercita nel suo insieme sulle pareti del recipiente. Equivale alla somma di tutte le pressioni parziali dei componenti.
- Raccolta sull'acqua
- Una tecnica sperimentale in cui il gas prodotto viene condotto in un recipiente pieno d'acqua e raccolto spostandola. Poiché il vapore d'acqua si mescola al gas raccolto, ottenere una pressione parziale esatta del gas richiede di sottrarre dalla pressione totale la pressione parziale del vapore d'acqua, ossia la sua tensione di vapore saturo.
- Gas perfetto
- Un gas fittizio di cui si suppongono trascurabili le forze fra molecole e il volume proprio di queste. Sia la legge delle pressioni parziali di Dalton sia l'equazione di stato (PV=nRT) sono relazioni che presuppongono il comportamento di un tale gas.
Domande frequenti
A proposito — quando le pressioni parziali diventano una questione di vita
La legge delle pressioni parziali fu enunciata nel 1801 dal chimico britannico John Dalton, noto per la teoria atomica. Dalton nutriva un forte interesse per la meteorologia e, studiando il comportamento del vapore acqueo e dei gas atmosferici, scoprì che i gas mescolati si comportano l'uno indipendentemente dall'altro e che la pressione complessiva è la semplice somma delle loro pressioni parziali.
Anche l'aria che respiriamo è una miscela: azoto per circa il 78%, ossigeno per circa il 21%, argon per circa lo 0,93% e anidride carbonica per circa lo 0,04%. Assumendo un'atmosfera di pressione al livello del mare, la pressione parziale dell'ossigeno è di circa 0,21 atmosfere, ed è proprio questo valore a determinare l'efficienza con cui l'ossigeno passa nel sangue attraverso la respirazione.
Il concetto è indispensabile anche in medicina e nello sport. Il mal di montagna insorge perché, salendo di quota, la pressione totale scende e con essa la pressione parziale dell'ossigeno; nelle immersioni con autorespiratore, al contrario, con l'aumentare della profondità sale la pressione totale, la pressione parziale dell'azoto cresce e il gas si scioglie più facilmente nel sangue, all'origine della malattia da decompressione. Capire le pressioni parziali non è quindi solo un esercizio di chimica: riguarda direttamente la sicurezza del corpo.