Zależność między temperaturą wyrażoną w stopniach Celsjusza t [°C] a wyrażoną kelwinach t [K] wynosi:
t [ °C ] = t [ K ] - 273.15 t [ K ] = t [ °C ] + 273.15
Z kolei zależność między temperaturą wyrażoną w stopniach Celsjusza t [°C] i Fahrenheita t [°F] wynosi:
t [ °C ] = 5/9 × ( t [ °F ] - 32 ) t [ °F ] = 9/5 × t [ °C ] + 32
Przeliczanie ciśnień
PRZELICZANIE CIŚNIEŃ
Duże wartości zaokrąglane są do dwóch a małe do czterech miejsc po przecinku.
Podstawową jednostką ciśnienia jest paskal [Pa]. 1 Pa = 1 N/m2. 1 bar zdefiniowano jako 100000 Pa. Z tego wynika, że 1 mbar (milibar) jest równoważny 1 hPa (hektopaskalowi).
1 atm czyli atmosfera fizyczna z definicji wynosi 1013.25 hPa.Atmosfera techniczna [at] z kolei odpowiada naciskowi 1 kg na powierzchnię 1 cm2 gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s2. Z tego wynika, że 1 at = 98066.5 Pa.
1 mmHg czyli milimetr słupa rtęci jest ciśnieniem wywieranym przez słup rtęci o wyskości 1mm i o gęstości 13.5951 g/cm3 gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s2. W przybliżeniu 1 atm = 760 mmHg.
Tor [Tr] zdefiniowano w ten sposób, że 760 Tr wynosi dokładnie 1 atm. Zatem tor jest praktycznie równoważny ciśnieniu 1 mmHg (dokładnie 1 mmHg = 1.000000142 Tr).
1 mmH2O czyli milimetr słupa wody odpowiada ciśnieniu wywieranemu przez słup wody o wysokości 1mm gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s2.
psi czyli funt na cal kwadratowy (pound per square inch) odpowiada naciskowi jednego funta na powierzchnię cala kwadratowego gdy przyspieszenie ziemskie ma wartość standardową 9.80665 m/s2. W przybliżeniu 1 psi = 6895 Pa.
Przeliczanie stężeń roztworów
Zależności między stężeniem procentowym cp i molowym cm dla roztworu o gęstości d dla substancji o masie molowej M wynoszą:
cm = cp × d / ( 100% × M ) cp = cm × 100% × M / d
Szczególną uwagę należy zwrócić na użycie takich samych jednostek objętości do wyrażenia gęstości i stężenia molowego, gdyż stężenie molowe podaje się zazwyczaj w molach na dm3 a gęstość w gramach na cm3. Przypomnijmy, że 1g/cm3 = 1000g/dm3.
Obliczanie temperatury wrzenia pod zmniejszonym ciśnieniem
Przypuśćmy, że wykonujesz destylację pod zmniejszonym ciśnieniem. Wiesz, że Twój produkt wrze w temperaturze 89°C pod ciśnieniem 1 tora. Niestety, Twoja pompa próżniowa nie jest w stanie uzyskać tak niskiego ciśnienia. Możesz liczyć jedynie na 5 torów. Ile zatem będzie wynosiła temperatura wrzenia Twojej substancji pod tym ciśnieniem? Ten kalkulator służy właśnie do takich obliczeń. W zależności od tego ile wiesz o swoim związku można wyróżnić trzy przypadki:
1. Znasz tylko jedną wartość temperatury wrzenia Twojej substancji pod jakimś ciśnieniem. W tej sytuacji wypełniasz po prostu dwa górne pola formularza, wpisując do nich wartości, które znasz. Już teraz możesz z grubsza oszacować temperaturę wrzenia Twojego produktu pod innym ciśnieniem. Weźmy wodę dla przykładu. Wpisz 760 (jeśli chcesz operować milimetrami słupa rtęci, podaj inną wartość gdy używasz innych jednostek, jednostka ciśnienia nie ma znaczenia) oraz 100 do formularza. Teraz wpisz 15 w kolejnym polu i zauważysz, że w polu poniżej pojawiła się liczba 18. Oznacza to, że woda wrze w 18°C pod ciśnieniem 15 milimetrów słupa rtęci. Proste? Można także wykonać obliczenia odwrotne. Na przykład chciałbyś wiedzieć jakie ciśnienie jest potrzebne, aby woda wrzała w 50°C. Wpisz 50 jako szukaną temperaturę a uzyskasz wynik (89 mmHg).
2. Jeżeli ponadto znasz ciepło parowania swojej cieczy to wpisz je w odpowiednie pole. Dzięki temu dokładność obliczeń znacznie się zwiększy. Jeżeli nie znasz ciepła parowania spróbuj zlokalizować swoją lub podobną substancję z listy.
3. Jeśli jednak znasz dwie wartości temperatury wrzenia pod różnymi ciśnieniami dla swojej substancji to jesteś w najlepszej sytuacji. Czasami takie dane można odnaleźć w tablicach bądź w publikacjach. Wejdź w zakładkę KALIBRUJ i wypełnij formularz. Po zatwierdzeniu danych zostanie obliczone ciepło parowania. Teraz możesz już bardzo dokładnie oszacować temperaturę wrzenia Twojego związku. Dla przykładu rozpatrzmy kwas krotonowy. Wrze on w temperaturze 185°C pod ciśnieniem 760 mmHg (ciśnienie atmosferyczne) i w 80°C pod ciśnieniem 10 mmHg. Wpisz te dane do formularza w zakładce KALIBRUJ i zatwierdź je. Obliczona wartość ciepła parowania (55.5 kJ/mol) pojawi się w odpowiednim polu. Teraz można już bardzo dokładnie szacować temperaturę wrzenia kwasu krotonowego.
Jak działa kalkulator temperatury wrzenia
Kalkulator wykorzystuje przybliżoną postać równania Clausiusa-Clapeyrona, stosowaną do obliczania prężności pary nasyconej w zależności od temperatury. Jest to równanie różniczkowe postaci:
d ln p /dT = H / RT2
co po scałkowaniu daje:
ln ( p2 / p1 ) = ( 1/T1 - 1/T2 ) × H / R
gdzie p2 i p1 oznaczają odpowiednio prężności pary danej substancji w temperaturach bezwzględnych T2 i T1, natomiast H oznacza molowe ciepło parowania a R stałą gazową.
Dobieranie współczynników reakcji chemicznych
Dobieranie współczynników reakcji chemicznych jest czasami skomplikowanym i żmudnym procesem. Problemy pojawiają sie zwłaszcza w przypadku reakcji utleniania-redukcji. Klasyczne szkolne podejście opiera sie na wykorzystaniu stopni utlenienia pierwiastków i wielu chemików nie wyobraża sobie innej możliwości policzenia współczynników niż napisanie równań połówkowych danego procesu. W niektórych sytuacjach nie wiadomo jednak jaki jest właściwie stopień utlenienia pierwiastka i trudno nawet sformułować równania połówkowe. Okazuje sie jednak, że zarówno stopnie utlenienie jak i równania połówkowe są zbędne! Istnieje inna uniwersalna algebraiczna metoda dobierania współczynników, opisana w bardzo ciekawym popularnonaukowym artykule, który powinien przeczytać każdy kto choć trochę interesuje sie chemią. Lektura tego właśnie tekstu zaowocowała ideą napisania programu, który pozwoliłby dobrać współczynniki dowolnej reakcji, możliwej lub nie z chemicznego punktu widzenia. Jedynym ograniczeniem co do możliwości dobrania współczynników jest bowiem nie chemia, lecz matematyka. Podkreślmy raz jeszcze - to matematyka, nie chemia decyduje o możliwości dobrania współczynników, a nawet o tym czy dany hipotetyczny proces jest możliwy. Jeśli współczynników nie da się dobrać, to znaczy, że proces jest niemożliwy. Oto prosty przykład: spróbujmy dobrać współczynniki dla przemiany:
H3PO4 --> H2O + P2O3
Równania podane w tekście można kopiować i wklejać do kalkulatora
Nie pomniejszajmy jednak roli chemii. Chemia wnosi bowiem element jakościowy i decyduje co naprawdę powstanie w reakcji, w której może utworzyć się wiele teoretycznych produktów. Dlatego kalkulator nie służy do przewidywania produktów reakcji, a jedynie do dobierania współczynników (dowolnych) przemian. Np. używając kalkulatora łatwo znajdziemy współczynniki poniższego procesu:
KMnO4 --> K3MnO5 + Mn3O7 + O3
jednak nie daje to żadnej pewności, że taka reakcja naprawdę zajdzie. Co więcej, przypuśćmy, że istnieje hipotetyczny związek Kot3Pies5Mysz2 i że ulega on reakcji:
Okazuje się, że kalkulator wykorzystujący metodę algebraiczną potrafi dobrać współczynniki nawet do takiego - zupełnie już fikcyjnego - równania. Proszę sprawdzić! Chyba dobitnie pokazuje to, że znajomość stopni utlenienia nie jest konieczna do dobierania współczynników. Kalkulator w pewnym stopniu jest w stanie przewidzieć nawet kierunek reakcji, np:
P2I4 + H3PO4 -> P4 + H2O + PH4I
Proszę spróbować ręcznie dobrać współczynniki tego równania. A po użyciu kalkulatora nie dość, że mamy dobrane współczynniki, to jeszcze substraty i produkty zostały odpowiednio pogrupowane po przeciwnych stronach równania.
Na zakończenie jako sprawdzian możliwości kalkulatora podaję tzw. "równanie Stouta" zaczerpnięte z wcześniej wzmiankowanego artykułu.
ADVAMACS.COM - Aminokwasy i pochodne