לחץ חלקי

לחץ חלקי הוא גודל וירטואלי המוגדר עבור כל גז בתערובת גזים. זהו גודל פיקטיבי, כיוון שלחץ חלקי של גז בתערובת לא ניתן למדידה. לחץ חלקי של גז הוא לחץ אשר היה מפעיל הגז, אילו היה הגז היחיד בכלי והתנהגותו כשל גז אידיאלי. הגדרה זו תקפה רק במקרה של גזים אידיאליים וניתן להרחיבה לגזים לא אידיאליים על ידי הגדרת שבר מולי (ראו שבר מולי ולחצים חלקיים) . עבור מערכת תרמודינמית ניתן להגדיר גודל מדיד יחיד, הנקרא לחץ. על פי חוק דלטון וההגדרה המוכללת של לחץ חלקי, סכומם הוא הלחץ של המערכת.
לחץ חלקי מגדיר את מידת פעילותם התרמודינמית של מולקולות הגז. גזים מומסים, עוברים דיפוזיה ומגיבים בהתאם ללחצם החלקי ולא בהתאם לריכוזם בתערובת גזים או בתמיסה.

חוק דלטון

ערך מורחב – מודל דלטון

חוק דלטון, הידוע גם כ"מודל דלטון" קובע כי לחץ של תערובת גזים אידיאליים שווה לסכום הלחצים החלקיים של כל רכיבי התערובת בנפרד. החוק מניח התנהגות אידיאלית של גזים בתערובת, כלומר אף גז אינו מושפע מנוכחותם של גזים אחרים במערכת. באופן כללי, ניתן לנסח את חוק דלטון:

$$p=p_{A}+p_{B}+...=\sum _{i}p_{i}$$

כאשר $p$ הוא הלחץ של המערכת, $p_{i}$ הם הלחצים החלקיים של הגזים ונתונים על ידי משוואת מצב של גזים אידיאליים:

$$p_{i}={\frac {n_{i}RT}{V}}$$

כאשר $n_{i}$ הוא מספר המולים של הגז $i$, $R$ קבוע הגזים, $T$ טמפרטורה בקלוין.

שבר מולי ולחצים חלקיים

ערך מורחב – ריכוז_(כימיה)

ניתן להכליל את המושג לחץ חלקי לתערובות של גזים לא אידיאליים באמצעות הגדרת שבר מולי. שבר מולי של הגז $i$ בתערובת גזים מוגדר באופן הבא:

$$x_{i}={\frac {n_{i}}{n}}$$

כאשר $n_{i}$ הוא מספר המולים של הגז, $n$ הוא סכום מספרי המולים של כל הגזים בתערובת, בסימנים $n=n_{A}+n_{B}+...$. יש לציין כי בספרות מקובל סימון נוסף לשבר מולי $\chi _{i}$. מתוך ההגדרה מיד נובע, כי סכום שברים המוליים מקיים את שוויון הבא: $x_{A}+x_{B}+...=1$

כעת, נגדיר את הלחץ החלקי של גז $i$ (יש לשים לב שכאן אין הגבלה לגזים אידיאליים):

$p_{i}=x_{i}p$

כאשר $p$ הוא לחץ המערכת. ההגדרה המוכללת של לחץ חלקי מאפשרת גם במקרה של גזים לא אידיאלי לרשום את הלחץ של המערכת כסכום של לחצים חלקיים של כל הגזים בתערובת. על מנת להשתכנע בכך נרשום במפורש את סכום הלחצים החלקיים:

$p_{A}+p_{B}+...=x_{A}p+x_{B}p+...=p(x_{A}+x_{B}+...)=p$

ראו גם

• ג'ון דלטון, על שמו החוק דלטון (מודל דלטון)
• התאוריה הקינטית של הגזים מספקת הסבר מולקולרי לתופעות מאקרוסקופיות, כגון לחץ