Legea lui Amagat stabilește că volumul total al unui amestec de gaze este egal cu suma volumelor parțiale pe care le-ar avea fiecare gaz care îl compune, dacă ar fi singur și la presiunea și temperatura amestecului.
Este, de asemenea, cunoscut sub numele de legea volumelor parțiale sau aditive și numele său se datorează fizicianului și chimistului francez Emile Hilaire Amagat (1841-1915), care a formulat-o pentru prima dată în 1880. Este analog ca volum legii. a presiunilor parțiale de către Dalton.
Ambele legi se mențin exact în amestecurile de gaze ideale, dar sunt aproximative atunci când sunt aplicate gazelor reale, în care forțele dintre molecule joacă un rol proeminent. Pe de altă parte, când vine vorba de gaze ideale, forțele moleculare de atracție sunt neglijabile..
Indice articol
În formă matematică, legea lui Amagat ia forma:
VT = V1 + VDouă + V3 +…. = ∑ Veu (Tm, Pm)
Unde litera V reprezintă volumul, unde VT volumul total. Simbolul însumării servește ca notație compactă. Tm Și pm sunt respectiv temperatura și presiunea amestecului.
Volumul fiecărui gaz este Veu și se numește volumul componentei. Este important de reținut că aceste volume parțiale sunt abstracții matematice și nu corespund cu volumul real.
De fapt, dacă am lăsa doar unul dintre gazele din amestec în recipient, acesta s-ar extinde imediat pentru a ocupa volumul total. Cu toate acestea, legea lui Amagat este foarte utilă, deoarece facilitează unele calcule în amestecurile de gaze, oferind rezultate bune mai ales la presiuni ridicate..
Amestecurile de gaze abundă în natură, pentru început, ființele vii respiră un amestec de azot, oxigen și alte gaze într-o proporție mai mică, deci acesta este un amestec de gaze foarte interesant de caracterizat..
Iată câteva exemple de amestecuri de gaze:
-Aerul din atmosfera Pământului, al cărui amestec poate fi modelat în diferite moduri, fie ca gaz ideal, fie cu unul dintre modelele pentru gazele reale.
-Motoarele pe gaz, care sunt cu combustie internă, dar în loc să folosească benzină folosesc un amestec de gaz natural-aer.
-Amestecul de monoxid de carbon-dioxid expulzat de motoarele pe benzină prin conducta de evacuare.
-Combinația hidrogen-metan care abundă în planetele gigantice gazoase.
-Gaz interstelar, un amestec format în principal din hidrogen și heliu care umple spațiul dintre stele.
-Diverse amestecuri de gaze la nivel industrial.
Desigur, aceste amestecuri gazoase nu se comportă în general ca gaze ideale, deoarece condițiile de presiune și temperatură sunt departe de cele stabilite în acel model..
Sistemele astrofizice precum Soarele sunt departe de a fi ideale, deoarece variațiile de temperatură și presiune apar în straturile stelei, iar proprietățile materiei se schimbă pe măsură ce evoluează în timp..
Amestecurile de gaze sunt determinate experimental cu diferite dispozitive, cum ar fi analizorul Orsat. Pentru gazele de eșapament există analizoare portabile speciale care funcționează cu senzori în infraroșu.
Există, de asemenea, dispozitive care detectează scurgerile de gaz sau sunt proiectate pentru a detecta anumite gaze în special, utilizate în principal în procesele industriale..
Relații importante între variabilele amestecului pot fi derivate prin utilizarea legii lui Amagat. Pornind de la ecuația de stare a gazului ideal:
P.V = nRT
Apoi, volumul unei componente este șters eu amestecului, care poate fi apoi scris astfel:
Veu = neuRTm / Pm
Unde neu reprezintă numărul de moli de gaz prezenți în amestec, R este constanta gazului, Tm este temperatura amestecului și Pm presiunea acestuia. Numărul de alunițe ni este:
neu = Pm Veu / RTm
În timp ce pentru mixul complet, n Este dat de:
n = PmV / RTm
Împărțirea expresiei pentru ni cu cea din urmă:
neu / n = Veu / V
Rezolvarea pentru Veu:
Veu = (neu / n) V
Prin urmare:
Veu = xeu V
Unde Xeu se numeste Fracția molară y este o cantitate adimensională.
Fracția molară este echivalentă cu fracția volumică Veu / V și se poate demonstra că este, de asemenea, echivalent cu fracția de presiune Peu / P.
Pentru gazele reale, trebuie utilizată o altă ecuație de stare adecvată sau trebuie utilizat factorul de compresibilitate sau factorul de compresie Z. În acest caz, ecuația ideală de stare a gazului trebuie înmulțită cu acest factor:
P.V = Z.nRT
Următorul amestec de gaze este pregătit pentru o aplicație medicală: 11 moli de azot, 8 moli de oxigen și 1 mol de dioxid de carbon. Calculați volumele parțiale și presiunile parțiale ale fiecărui gaz prezent în amestec, dacă acesta trebuie să aibă o presiune de 1 atmosferă în 10 litri.
1 atmosferă = 760 mm Hg.
Se consideră că amestecul este conform modelului ideal de gaz. Numărul total de alunițe este:
n = 11 + 8 + 1 moli = 20 moli
Fracția molară a fiecărui gaz este:
-Azot: x Azot = 11/20
-Oxigen: x Oxigen = 8/20
-Dioxid de carbon: x Dioxid de carbon = 1/20
Presiunea și volumul parțial al fiecărui gaz sunt calculate, după cum urmează:
-Azot: PN = 760mm Hg. (11/20) = 418mm Hg; VN = 10 litri. (11/20) = 5,5 litri.
-Oxigen: PSAU = 760mm Hg. (8/20) = 304mm Hg; VN = 10 litri. (8/20) = 4,0 litri.
-Dioxid de carbon: PA-C = 760mm Hg. (1/20) = 38mm Hg; VN = 10 litri. (1/20) = 0,5 litri.
Într-adevăr, se poate vedea că ceea ce s-a spus la început este adevărat: că volumul amestecului este suma volumelor parțiale:
10 litri = 5,5 + 4,0 + 0,5 litri.
50 moli de oxigen sunt amestecați cu 190 moli de azot la 25 ° C și o atmosferă de presiune.
Aplicați legea lui Amagat pentru a calcula volumul total al amestecului, utilizând ecuația gazului ideal.
Știind că 25 ° C = 298,15 K, 1 atmosferă de presiune este echivalentă cu 101325 Pa și constanta gazului din sistemul internațional este R = 8,314472 J / mol. K, volumele parțiale sunt:
V Oxigen = n Oxigen. RTm / Pm = 50 mol × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 1,22 m3.
V Azot = n Azot. RTm / Pm = 190 × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 4,66 m3.
În concluzie, volumul amestecului este:
VT = 1,22 + 4,66 m3 = 5,88 m3.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.