Amagat lagförklaring, exempel, övningar

De Amagat lag säger att den totala volymen för en gasblandning är lika med summan av den partiella volymen.

Det är också känt som lagen om partiella volymer eller tillsatser och dess namn beror på den franska fysikern och kemisten Emile Hilaire Amagat (1841-1915), som först formulerade den 1880. Det är analogt i volym till lagen om partiellt tryck från Dalton.

Luften i atmosfären och ballongerna kan behandlas som en blandning av idealiska gaser, till vilka amagatlagen kan tillämpas. Källa: Pxhere.

Båda lagarna uppfylls exakt i idealiska gasblandningar, men är ungefärliga när de tillämpas på verkliga gaser, där krafterna mellan molekyler har en framträdande roll. Å andra sidan, när det gäller idealiska gaser, är molekylära attraktionskrafter föraktliga.

[TOC]

Formel

I matematisk form förvärvar Amagats lag form:

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

Där bokstav V representerar volymen, är v_T Den totala volymen. Sumsymbolen fungerar som en kompakt notation. T_m Och s_m Blandningens temperatur och tryck är respektive.

Volymen för varje gas är v_Yo och kallas komponentvolym. Det är viktigt att notera att dessa partiella volymer är matematiska abstraktioner och inte motsvarar den verkliga volymen.

I själva verket, om vi lämnade en av gasgaserna i behållaren, skulle den omedelbart expandera till att ockupera den totala volymen. Amagats lag är emellertid mycket användbar, eftersom den underlättar vissa beräkningar i gasblandningar, vilket ger goda resultat särskilt till höga tryck.

Kan tjäna dig: linjära alkaner: struktur, egenskaper, nomenklatur, exempel

Exempel

Gasblandningar finns i överflöd, för att börja leva varelser andas vi en blandning av kväve, syre och andra gaser i mindre utsträckning, så detta är en mycket intressant blandning av gaser att karakterisera.

Nedan några exempel på gasformiga blandningar:

-Luften i jordens atmosfär, vars blandning kan modelleras på olika sätt, antingen som en idealisk gas eller med någon av modellerna för riktiga gaser.

-Gasmotorer, som är förbränning, men istället för att använda bensin använder de en naturgasblandning -Aire.

-Koldioxidmonoxidblandningen som utvisar bensinmotorer från avgasröret.

-Väte-metodkombinationen som finns i överflöd i de jätte jätteplaneterna.

-Interstellar gas, en blandning som mestadels består av väte och helium som fyller utrymmet mellan stjärnorna.

-Olika blandningar av gaser på industriell nivå.

Naturligtvis uppför sig dessa gasformiga blandningar i allmänhet inte som idealiska gaser, eftersom trycket och temperaturförhållandena rör sig bort från de som är etablerade i den modellen.

Astrofysiska system som solen betraktas som idealiska, eftersom temperatur- och tryckvariationer förekommer i stjärnans lager och materiens egenskaper förändras när den utvecklas över tid.

Gasblandningar bestäms experimentellt med olika enheter, till exempel ORSAT -analysatorn. För avgaser finns det speciella bärbara analysatorer som arbetar med infraröda sensorer.

Det finns också enheter som upptäcker gasläckor eller är utformade för att upptäcka vissa gaser i synnerhet, som huvudsakligen används i industriella processer.

Kan tjäna dig: olja: egenskaper, struktur, typer, erhållning, användning figur 2. Oklasserad gasanalysator för att upptäcka fordonsutsläpp, särskilt kolmonoxid och kolväteutsläpp. Källa: Wikimedia Commons.

Idealiska gaser och komponentvolymer

Viktiga förhållanden mellan blandningsvariablerna kan härledas genom att använda Amagat -lagen. Börjar från statusen för de ideala gaserna:

P.V = nrt

Då rensas volymen på en komponent Yo av blandningen, som sedan kan skrivas enligt följande:

V_Yo = n_YoRt_m / P_m

Var n_Yo representerar antalet mol gas som finns i blandningen, R Det är gaskonstanten, T_m Det är blandningens temperatur och P_m trycket på samma. Antalet mol är inte:

n_Yo = P_m V_Yo / Rt_m

Medan för hela blandningen, n Ges av:

n = p_mV/rt_m

Dela uttrycket för eller mellan det senare:

n_Yo /n = v_Yo /V

Clearing v_Yo:

V_Yo = (n_Yo /n) v

Därför:

V_Yo = x_Yo V

Var x_Yo Det kallas Molbraktion Och det är ett icke -dimensioner.

Den molära fraktionen motsvarar volymfraktionen V_Yo /V Och det kan demonstreras att det också motsvarar tryckfraktionen P_Yo /P.

För verkliga gaser bör en annan lämplig statusekvation användas eller använda komprimeringsfaktorn eller kompressionsfaktorn z. I detta fall måste statusen för de ideala gaserna multipliceras med nämnda faktor:

P.V = z.Nrt

Övningar

Övning 1

Följande gasblandning för en medicinsk applicering är beredd: 11 kvävehullar, 8 mol syre och 1 mol kolanhydrid. Beräkna partiella volymer och partiella tryck för varje gas som finns i blandningen, om den måste ha ett tryck på 1 atmosfär i 10 liter.

Kan tjäna dig: beryllium: historia, struktur, egenskaper, användningar

1 atmosfär = 760 mm Hg.

Lösning

Blandningen anses överensstämma med den perfekta gasmodellen. Det totala antalet mol är:

N = 11 + 8 + 1 mol = 20 mol

Den molära fraktionen av varje gas är:

-Kväve: x _Kväve = 11/20

-Syre: x _Syre = 8/20

-Karbonisk anhydrid: x _Karbonhydrid = 1/20

Trycket och den partiella volymen för varje gas beräknas respektive på detta sätt:

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

-Syre: P_ANTINGEN = 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 faktiskt ses att det som sägs i början är uppfylld: att blandningens volym är summan av de partiella volymerna:

10 liter = 5.5 + 4.0 + 0.5 liter.

Övning 2

50 mol syre blandas med 190 mol kväve vid 25 ºC och en tryckatmosfär.

Tillämpa Amagats lag för att beräkna blandningens totala volym med den ideala gasekvationen.

Lösning

Att veta att 25 ºC = 298.15 K, 1 tryckatmosfär motsvarar 101325 PA och gaskonstanten i det internationella systemet är r = 8.314472 J/mol. K, partiella volymer är:

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

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

Sammanfattningsvis är blandningens volym:

V_T = 1.22 + 4.66 m³ = 5.88 m³.

Referenser

1. Borgnakke. 2009. Grundläggande termodynamik. Sjunde upplagan. Wiley och söner.
2. Cengel och. 2012. Termodynamik. Sjunde upplagan. McGraw Hill.
3. Kemi librettexts. Amagats lag. Återhämtad från: kem.Librettexts.org.
4. Engel, T. 2007. Introduktion till fysikaliski: termodynamik. Pearson.
5. Pérez, s. Riktiga gaser. Återhämtat sig från: depa.Fquim.Unk.mx.