De Amagats lag fastställer att den totala volymen av en gasblandning är lika med summan av de partiella volymerna som varje gas som komponerar den skulle ha, om den var ensam och vid blandningens tryck och temperatur.
Det är också känt som lagen om partiella eller additiva volymer och namnet beror på den franska fysikern och kemisten Emile Hilaire Amagat (1841-1915), som formulerade den för första gången 1880. Den är i volym analog med lagen av partiella tryck av Dalton.
Båda lagarna håller exakt i ideala gasblandningar, men de är ungefärliga när de appliceras på verkliga gaser, där krafterna mellan molekyler spelar en framträdande roll. Å andra sidan, när det gäller ideala gaser, är de molekylära attraktionskrafterna försumbara..
Artikelindex
I matematisk form tar Amagats lag formen:
VT = V1 + Vtvå + V3 +.... = ∑ Vi (Tm, Pm)
Där bokstaven V representerar volymen, där VT den totala volymen. Summationssymbolen fungerar som en kompakt notation. Tm Och sm är respektive temperaturen och trycket i blandningen.
Volymen för varje gas är V.i och kallas komponentvolym. Det är viktigt att notera att dessa delvolymer är matematiska abstraktioner och inte motsvarar den verkliga volymen.
I själva verket, om vi bara lämnade en av gaserna i blandningen i behållaren, skulle den omedelbart expandera för att uppta den totala volymen. Amagats lag är dock mycket användbar eftersom den underlättar vissa beräkningar i gasblandningar, vilket ger bra resultat, särskilt vid höga tryck..
Gasblandningar finns i överflöd i naturen, till att börja med andas levande varelser en blandning av kväve, syre och andra gaser i en lägre andel, så detta är en mycket intressant gasblandning att karakterisera..
Här är några exempel på gasblandningar:
-Luften i jordens atmosfär, vars blandning kan modelleras på olika sätt, antingen som en idealgas eller med en av modellerna för riktiga gaser.
-Bensinmotorer, som är förbränning, men istället för att använda bensin använder de en naturgas-luftblandning.
-Kolmonoxid-dioxidblandningen som bensinmotorer driver ut genom avgasröret.
-Väte-metan-kombinationen som finns i överflöd i gasjättplaneterna.
-Interstellär gas, en blandning som mestadels består av väte och helium som fyller utrymmet mellan stjärnorna.
-Olika blandningar av gaser på industriell nivå.
Naturligtvis beter sig dessa gasformiga blandningar i allmänhet inte som ideala gaser, eftersom tryck- och temperaturförhållandena är långt ifrån de som fastställs i den modellen..
Astrofysiska system som solen är långt ifrån idealiska, eftersom variationer i temperatur och tryck uppträder i stjärnans lager och materiens egenskaper förändras när den utvecklas över tiden..
Gasblandningar bestäms experimentellt med olika enheter, såsom Orsat-analysatorn. För avgaser finns speciella bärbara analysatorer som fungerar med infraröda sensorer.
Det finns också enheter som detekterar gasläckage eller är utformade för att detektera speciellt vissa gaser, som främst används i industriella processer..
Viktiga förhållanden mellan blandningens variabler kan härledas genom att använda sig av Amagats lag. Med utgångspunkt från den ideala gasekvationen av tillstånd:
P.V = nRT
Sedan rensas volymen på en komponent i av blandningen, som sedan kan skrivas enligt följande:
Vi = niRTm / Pm
Var ni representerar antalet mol gas närvarande i blandningen, R är gaskonstanten, Tm är blandningens temperatur och Pm trycket av det. Antalet mol ni är:
ni = Pm Vi / RTm
Medan för hela mixen, n Ger av:
n = PmV / RTm
Att dela uttrycket för ni med det senare:
ni / n = V.i / V
Lösning för Vi:
Vi = (ni / n) V
Därför:
Vi = xi V
Var xi det kallas Molfraktion y är en dimensionlös mängd.
Molfraktionen motsvarar volymfraktionen Vi / V och det kan visas att det också är ekvivalent med tryckfraktionen Pi / P.
För riktiga gaser måste en annan lämplig tillståndsekvation användas eller kompressibilitetsfaktorn eller kompressionsfaktorn Z. I detta fall måste den ideala gasekvationen av tillstånd multipliceras med denna faktor:
P.V = Z.nRT
Följande gasblandning bereds för medicinsk användning: 11 mol kväve, 8 mol syre och 1 mol koldioxid. 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.
1 atmosfär = 760 mm Hg.
Blandningen anses överensstämma med den ideala gasmodellen. Det totala antalet mol är:
n = 11 + 8 + 1 mol = 20 mol
Molfraktionen av varje gas är:
-Kväve: x Kväve = 11/20
-Syre: x Syre = 8/20
-Koldioxid: x Koldioxid = 1/20
Trycket och den partiella volymen för varje gas beräknas enligt följande:
-Kväve: PN = 760 mm Hg. (11/20) = 418 mm Hg; VN = 10 liter. (11/20) = 5,5 liter.
-Syre: PELLER = 760 mm Hg. (8/20) = 304 mm Hg; VN = 10 liter. (8/20) = 4,0 liter.
-Koldioxid: PA-C = 760 mm Hg. (1/20) = 38 mm Hg; VN = 10 liter. (1/20) = 0,5 liter.
Det kan faktiskt ses att det som sägs i början är sant: att blandningens volym är summan av partiella volymer:
10 liter = 5,5 + 4,0 + 0,5 liter.
50 mol syre blandas med 190 mol kväve vid 25 ° C och en tryckatmosfär.
Tillämpa Amagats lag för att beräkna den totala volymen av blandningen med den ideala gasekvationen.
Att veta att 25 ºC = 298,15 K, 1 atmosfär av tryck motsvarar 101325 Pa och gaskonstanten i det internationella systemet är R = 8,314472 J / mol. K, delvolymerna är:
V Syre = n Syre. RTm / Pm = 50 mol × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 1,22 m3.
V Kväve = n Kväve. RTm / Pm = 190 × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 4,66 m3.
Sammanfattningsvis är blandningens volym:
VT = 1,22 + 4,66 m3 = 5,88 m3.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.