damptrykk

I en beholder som er delvis fylt med væske eller faststoff er molekylene i stadig bevegelse, og noen vil ha nok bevegelsesenergi til å unnslippe for å ende opp som relativt frie molekyler i gassen over væsken eller det faste stoffet. Denne prosessen kalles fordamping, og energien som kreves for å få dette til kalles fordampingsvarme. Noen av disse molekylene vil kollidere med overflatehinnen, og på nytt bli en del av væsken. Når i gjennomsnitt like mange molekyler kolliderer med som unnslipper væsken eller det faste stoffet, har det oppstått likevekt mellom væsken/faststoffet og gassen ovenfor. Trykket i gassen kalles da dens damptrykk.

Vanlig luft har et trykk P₀ på en atmosfære (101 325 Pa), og til dette bidrar både vanndamp og andre gasser (mest nitrogen og oksygen). Dersom de andre gassene holder trykket P_g, så sier Daltons lov om partialtrykk at vanndampen har damptrykket P_d=P₀-P_g ved likevekt.

Damptrykket avhenger sterkt av temperaturen. Dersom man kjenner damptrykket P₁ ved en temperatur T₁, kan man finne damptrykket P₂ ved en annen temperatur T₂ ved å benytte Clausius-Clapeyron-ligningen, som gir

\[ln (\frac{P_1}{P_2} )= \frac{\Delta H_{vap}}{R} (\frac{1}{T_2} -\frac{1}{T_1}) \]

Her er R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹ gasskonstanten og ΔH_vap er fordampingsvarmen. Clausius-Clapeyron-ligningen er en enkel modell for damptrykket, og det finnes mange mer komplekse modeller. Imidlertid kan man bruke Clausius-Clapeyron-ligningen til å bestemme fordampingsvarmen ved å måle damptrykket og temperaturen. Damptrykket avhenger ikke av overflatearealet til væsken eller hvor mye væske det er i beholderen. Damptrykket øker omtrent eksponentielt med temperaturen. Når damptrykket er en atmosfære er man ved normalkokepunktet, og væsken vil begynne å koke.

Dersom vekselvirkningene mellom molekylene i væsken er sterke vil damptrykket være lavt, mens dersom de er svake vil damptrykket være høyt og væsken kalles gjerne lettflyktig. Dette gjelder for eksempel aceton, som har normalkokepunkt 329 K og fordampingsvarme 31,3 kJ/mol. Vann har til sammenligning normalkokepunkt 373 K og fordampingsvarme 40,7 kJ/mol, og vil derfor ha betydelig mindre damptrykk. Flytende metaller, som for eksempel kvikksølv, har ofte veldig lavt damptrykk.

• trykk
• fordamping
• fordampingsvarme