Amagat lovforklaring, eksempler, øvelser

De Amagat lov sier at det totale volumet av en gassblanding er lik summen av det delvise volumet.

Det er også kjent som loven om delvise bind eller tilsetningsstoffer, og navnet skyldes den franske fysikeren og kjemikeren Emile Hilaire Amagat (1841-1915), som først formulerte den i 1880. Det er analogt i volum med loven om delvis press fra Dalton.

Luften i atmosfæren og ballongene kan behandles som en blanding av ideelle gasser, som Amagat -loven kan brukes. Kilde: Pxhere.

Begge lovene er oppfylt nøyaktig i ideelle gassblandinger, men er omtrentlige når de brukes på ekte gasser, der kreftene mellom molekyler har en fremtredende rolle. På den annen side, når det gjelder ideelle gasser, er molekylære attraksjonskrefter foraktelige.

[TOC]

Formel

I matematisk form skaffer Amagats lov seg:

V_T = V₁ + V₂ + V₃ +.. . = ∑ v_Yo (T_m, P_m)

Der bokstav v representerer volumet, å være v_T Det totale volumet. Sumsymbolet fungerer som en kompakt notasjon. T_m Og s_m Temperaturen og trykket til blandingen er henholdsvis.

Volumet på hver gass er v_Yo og kalles komponentvolum. Det er viktig å merke seg at disse delvis volumene er matematiske abstraksjoner og ikke tilsvarer det virkelige volumet.

Faktisk, hvis vi forlot en av gassgassene i beholderen, ville den umiddelbart utvidet seg for å okkupere det totale volumet. Amagats lov er imidlertid veldig nyttig, fordi den letter noen beregninger i gassblandinger, noe som gir gode resultater spesielt til høyt trykk.

Kan tjene deg: lineære alkaner: struktur, egenskaper, nomenklatur, eksempler

Eksempler

Gassblandinger florerer i naturen, for å begynne levende vesener puster vi en blanding av nitrogen, oksygen og andre gasser i mindre grad, så dette er en veldig interessant blanding av gasser å karakterisere.

Under noen eksempler på gassformige blandinger:

-Luften i jordens atmosfære, hvis blanding kan modelleres på forskjellige måter, enten som en ideell gass eller med noen av modellene for ekte gasser.

-Gassmotorer, som er forbrenning, men i stedet for å bruke bensin bruker de en naturgassblanding -aire.

-Karbondioksidmonoksidblandingen som utvider bensindotorer fra eksosrøret.

-Hydrogen-metodekombinasjonen som florerer i de gigantiske gigantiske planetene.

-Interstellar gass, en blanding som mest består av hydrogen og helium som fyller plassen mellom stjernene.

-Forskjellige blandinger av gasser på industrielt nivå.

Selvfølgelig oppfører disse gassformige blandingene seg generelt ikke som ideelle gasser, siden trykk- og temperaturforholdene beveger seg bort fra de som er etablert i den modellen.

Astrofysiske systemer som solen er langt fra ansett som ideelle, siden temperatur- og trykkvariasjoner vises i lagene til stjernen og egenskapene til materie endres når det utvikler seg over tid.

Gassblandinger bestemmes eksperimentelt med forskjellige enheter, for eksempel ORSAT -analysatoren. For avgasser er det spesielle bærbare analysatorer som jobber med infrarøde sensorer.

Det er også enheter som oppdager gasslekkasjer eller er designet for å oppdage visse gasser spesielt, hovedsakelig brukt i industrielle prosesser.

Kan tjene deg: olje: egenskaper, struktur, typer, innhenting, bruk Figur 2. Uskrevet gassanalysator for å oppdage kjøretøyutslipp, spesielt karbonmonoksid og hydrokarbonutslipp. Kilde: Wikimedia Commons.

Ideelle gasser og komponentvolum

Viktige forhold mellom blandingsvariablene kan avledes ved å bruke Amagat -loven. Starter fra statusen til de ideelle gassene:

P.V = nrt

Da blir volumet til en komponent fjernet Yo av blandingen, som deretter kan skrives som følger:

V_Yo = n_YoRt_m / S_m

Hvor n_Yo representerer antall mol gass som er til stede i blandingen, R Det er gassen konstant, T_m Det er temperaturen på blandingen og P_m Presset av det samme. Antall føflekker er ikke:

n_Yo = S_m V_Yo / Rt_m

Mens for den komplette blandingen, n Er gitt av:

n = p_mV/RT_m

Dele uttrykket for eller mellom sistnevnte:

n_Yo /n = v_Yo /V

Clearing v_Yo:

V_Yo = (n_Yo /n) v

Derfor:

V_Yo = x_Yo V

Hvor x_Yo Det kalles Molar fraksjon Og det er et ikke -dimensjonsbeløp.

Den molære fraksjonen tilsvarer volumfraksjonen V_Yo /V Og det kan demonstreres at det også tilsvarer trykkfraksjonen P_Yo /S.

For ekte gasser bør en annen passende statusligning brukes eller bruke komprimerbarhetsfaktoren eller kompresjonsfaktoren z. I dette tilfellet må statusen til de ideelle gassene multipliseres med nevnte faktor:

P.V = z.Nrt

Øvelser

Oppgave 1

Følgende gassblanding for en medisinsk anvendelse utarbeides: 11 nitrogenmol, 8 mol oksygen og 1 mol karbonanhydrid. Beregn delvis volum og delvis trykk for hver gass som er til stede i blandingen, hvis den må ha et trykk på 1 atmosfære i 10 liter.

Kan tjene deg: beryllium: historie, struktur, egenskaper, bruk

1 atmosfære = 760 mm Hg.

Løsning

Blandingen anses å samsvare med den ideelle gassmodellen. Det totale antall føflekker er:

N = 11 + 8 + 1 mol = 20 mol

Den molære fraksjonen av hver gass er:

-Nitrogen: x _Nitrogen = 11/20

-Oksygen: x _Oksygen = 8/20

-Karbonisk anhydrid: x _{Karbonisk anhydrid} = 1/20

Trykket og delvis volumet til hver gass beregnes henholdsvis på denne måten:

-Nitrogen: s_N = 760 mm Hg.(11/20) = 418 mm Hg; V_N = 10 liter. (11/20) = 5.5 liter.

-Oksygen: s_ENTEN = 760 mm Hg.(8/20) = 304 mm Hg; V_N = 10 liter. (8/20) = 4.0 liter.

-Karbonisk anhydrid: P_A-C = 760 mm Hg.(1/20) = 38 mm Hg; V_N = 10 liter. (1/20) = 0.5 liter.

Det kan faktisk sees at det som sies i begynnelsen er oppfylt: at blandingens volum er summen av delvis volum:

10 liter = 5.5 + 4.0 + 0.5 liter.

Oppgave 2

50 mol oksygen blandes med 190 mol nitrogen ved 25 ºC og en trykkatmosfære.

Bruk Amagats lov for å beregne det totale volumet av blandingen ved å bruke den ideelle gase -ligningen.

Løsning

Å vite at 25 ºC = 298.15 K, 1 trykkatmosfære tilsvarer 101325 PA og gassen konstant i det internasjonale systemet er r = 8.314472 J/mol. K, delvis volum er:

V _Oksygen = n _Oksygen. Rt_m /S_m = 50 mol × 8.314472 J/mol. K × 298.15 K/101325 PA = 1.22 m³.

V _Nitrogen = n _Nitrogen. Rt_m /S_m = 190 × 8.314472 J/mol. K × 298.15 K/101325 PA = 4.66 m³.

Avslutningsvis er volumet av blandingen:

V_T = 1.22 + 4.66 m³ = 5.88 m³.

Referanser

1. Borgnakk. 2009. Grunnleggende om termodynamikken. 7. utgave. Wiley og sønner.
2. Cengel, og. 2012. Termodynamikk. 7. utgave. McGraw Hill.
3. Kjemi librettexts. Amagats lov. Gjenopprettet fra: Chem.Librettexts.org.
4. Engel, t. 2007. Introduksjon til fysikkjemi: termodynamikk. Pearson.
5. Pérez, s. Ekte gasser. Gjenopprettet fra: Depa.Fquim.Unam.MX.