Si vous mettez un liquide dans un espace fermé, les molécules de la surface de ce liquide s'évaporeront jusqu'à ce que tout l'espace soit rempli de vapeur. La pression créée par le liquide d'évaporation s'appelle la pression de vapeur. Connaître la pression de vapeur à une température spécifique est important car la pression de vapeur détermine le point d'ébullition d'un liquide et est liée au moment où un gaz inflammable brûle. Si la vapeur d'un liquide dans votre région est dangereuse pour votre santé, la pression de vapeur vous aide à déterminer combien de ce liquide deviendra gazeux dans un laps de temps donné, et donc si l'air sera dangereux à respirer. Les deux équations utilisées pour estimer la pression de vapeur d'un liquide pur sont l'équation de Clausius-Clapeyron et l'équation d'Antoine.

L'équation de Clausius-Clapeyron

Mesurez la température de votre liquide à l'aide d'un thermomètre ou thermocouple. Dans cet exemple, nous examinerons le benzène, un produit chimique commun utilisé pour fabriquer plusieurs plastiques. Nous utiliserons du benzène à une température de 40 degrés Celsius ou 313,15 Kelvin.

Trouvez la chaleur latente de vaporisation de votre liquide dans un tableau de données. C'est la quantité d'énergie nécessaire pour passer d'un liquide à un gaz à une température spécifique. La chaleur latente de vaporisation du benzène à cette température est de 35 030 Joules par mole.

Trouvez la constante de Clausius-Clapeyron pour votre liquide dans un tableau de données ou d'expériences séparées qui mesurent la pression de vapeur à différentes températures. Ceci est juste une constante d'intégration qui vient de faire le calcul utilisé pour dériver l'équation, et il est unique à chaque liquide. Les constantes de pression de vapeur sont souvent référencées à la pression mesurée en millimètres de Mercure, ou mm de Hg. La constante de la pression de vapeur du benzène en mm de Hg est de 18,69.

Utilisez l'équation de Clausius-Clapeyron pour calculer le logarithme naturel de la pression de vapeur. L'équation de Clausius-Clapeyron dit que le log naturel de la pression de vapeur est égal à -1 multiplié par la chaleur de vaporisation, divisé par la constante du gaz idéal, divisé par la température du liquide, plus une constante unique au liquide.) Pour cet exemple avec du benzène à 313,15 degrés Kelvin, le logarithme naturel de la pression de vapeur est -1 multiplié par 35,030, divisé par 8,314, divisé par 313,15, plus 18,69, ce qui équivaut à 5,235.

Calculer la pression de vapeur benzène à 40 degrés Celsius en évaluant la fonction exponentielle à 5,235, soit 187,8 mm de Hg, ou 25,03 kilopascals.

L'équation d'Antoine

Trouver les constantes d'Antoine pour le benzène à 40 degrés Celsius en une table de données. Ces constantes sont également uniques à chaque liquide, et elles sont calculées en utilisant des techniques de régression non linéaire sur les résultats de nombreuses expériences différentes qui mesurent la pression de vapeur à différentes températures. Ces constantes référencées en mm de Hg pour le benzène sont 6.90565, 1211.033 et 220.790.

Utilisez l'équation d'Antione pour calculer le log 10 de la pression de vapeur. L'équation d'Antoine, utilisant trois constantes uniques au liquide, indique que le log 10 de la pression de vapeur est égal à la première constante moins la quantité de la seconde constante divisée par la somme de la température et de la troisième constante. Pour le benzène, il est de 6.90565 moins 1211.033 divisé par la somme de 40 et 220.790, ce qui équivaut à 2.262.

Calculer la pression de vapeur en augmentant 10 à la puissance de 2.262, ce qui équivaut à 182.8 mm de Hg ou 24.37 kilopascals .

Astuce

Ni le volume total ni les autres gaz dans le même espace, comme l'air, n'ont d'effet sur la quantité d'évaporation et la pression de vapeur résultante, donc ils n'affectent pas la pression de vapeur calcul.

La pression de vapeur d'un mélange est calculée avec la loi de Raoult, qui ajoute les pressions de vapeur des composants individuels multipliées par leur fraction molaire.

Avertissement

Le Clausius- Les équations de Clapeyron et Antoine fournissent seulement des estimations de la pression de vapeur à une température spécifique. Si vous devez connaître la pression de vapeur exacte pour votre application, vous devez la mesurer.