Amagat Law Selitys, esimerkit, harjoitukset

Se Amagat -laki toteaa, että kaasuseoksen kokonaistilavuus on yhtä suuri kuin osittaisen tilavuuden summa.

Se tunnetaan myös osittaisten määrien tai lisäaineiden laki, ja sen nimi johtuu ranskalaisesta fyysikosta ja kemiasta Emile Hilaire Amagatista (1841-1915), joka ensin muotoili sen vuonna 1880. Se on analoginen Daltonin osittaisten paineiden laki.

Ilmakehässä ja ilmapalloja voidaan käsitellä ihanteellisten kaasujen seoksena, johon Amagat -lakia voidaan soveltaa. Lähde: Pxhere.

Molemmat lait täytetään tarkalleen ihanteellisissa kaasuseoksissa, mutta ne ovat likimääräisiä, kun niitä käytetään todellisiin kaasuihin, joissa molekyylien välisillä voimilla on näkyvä rooli. Toisaalta, kun kyse on ihanteellisista kaasuista, molekyylin vetovoimat ovat halveksittavia.

[TOC]

Kaava

Matemaattisessa muodossa Amagatin laki hankkii muodon:

V_T = V₁ + V₂ + V₃ +.. . = ∑ V_Yllyttää (T_m, P_m-A

Missä kirjain V edustaa äänenvoimakkuutta, koska V on V_T Kokonaistilavuus. SUM -symboli toimii kompakti merkintänä. T_m Ja p_m Seoksen lämpötila ja paine ovat vastaavasti.

Kunkin kaasun tilavuus on v_Yllyttää ja sitä kutsutaan komponentin tilavuus. On tärkeää huomata, että nämä osittaiset tilavuudet ovat matemaattisia abstraktioita eivätkä vastaa todellista äänenvoimakkuutta.

Itse asiassa, jos jättäisimme yhden astian kaasukaasuista, se laajenee heti käyttämään kokonaismäärää. Amagatin laki on kuitenkin erittäin hyödyllinen, koska se helpottaa joitain laskelmia kaasuseoksissa, mikä antaa hyviä tuloksia etenkin korkeille paineille.

Voi palvella sinua: Lineaariset alkaanit: rakenne, ominaisuudet, nimikkeistö, esimerkit

Esimerkit

Kaasuseoksia on luonteeltaan runsaasti, aloittamaan elävät olento.

Alla joitain esimerkkejä kaasumaisista seoksista:

-Ilma maan ilmakehässä, jonka seosta voidaan mallintaa eri tavoin, joko ihanteellisena kaasuna tai minkä tahansa todellisen kaasun mallien kanssa.

-Kaasumoottorit, jotka ovat polttoainetta, mutta bensiinin käytön sijasta ne käyttävät maakaasuseosta -aire.

-Hiilidioksidimonoksidiseos, joka karkottaa bensiinimoottorit pakoputkesta.

-Vetymenetelmäyhdistelmä, joka on runsaasti jättiläisjä jättiläisiä planeettoja.

-Tähtienvälinen kaasu, seos, joka koostuu pääosin vedystä ja heliumista, joka täyttää tähtien välisen tilan.

-Monipuoliset kaasuseokset teollisuustasolla.

Nämä kaasumaiset seokset eivät tietenkään yleensä käyttäytyy ihanteellisina kaasuina, koska paine- ja lämpötila -olosuhteet siirtyvät pois mallin määritettyistä.

Astrofysikaaliset järjestelmät, kuten aurinko, eivät ole kaukana ihanteellisista, koska lämpötilan ja painevaihtelut ilmestyvät tähden kerroksiin ja aineen muutoksen ominaisuuksiin, kun se kehittyy ajan myötä.

Kaasuseokset määritetään kokeellisesti erilaisilla laitteilla, kuten Orsat -analysaattorilla. Pakokaasuille on erityisiä kannettavia analysaattoreita, jotka työskentelevät infrapuna -anturien kanssa.

On myös laitteita, jotka havaitsevat kaasuvuotoja tai jotka on suunniteltu havaitsemaan tiettyjä kaasuja erityisesti, pääasiassa teollisuusprosesseissa.

Voi palvella sinua: Öljy: Ominaisuudet, rakenne, tyypit, hankkiminen, käyttötarkoitukset Kuva 2. Kirjautumaton kaasuanalysaattori ajoneuvojen päästöjen, erityisesti hiilimonoksidin ja hiilivetypäästöjen havaitsemiseksi. Lähde: Wikimedia Commons.

Ihanteelliset kaasut ja komponentit

Tärkeitä seoksen muuttujien välisiä suhteita voidaan johtaa käyttämällä Amagat -lakia. Alkaen ihanteellisten kaasujen tilasta:

P.V = nrt

Sitten komponentin tilavuus tyhjennetään Yllyttää seoksesta, joka voidaan sitten kirjoittaa seuraavasti:

V_Yllyttää = n_YllyttääRt_m / P_m

Missä n_Yllyttää edustaa seoksessa olevien kaasun moolien lukumäärää, R - Se on kaasuvakio, T_m Se on seoksen lämpötila ja P_m saman paine. Moolien lukumäärä ei ole:

n_Yllyttää = P_m V_Yllyttää / RT_m

Kun taas koko seokselle, n On annettu:

n = p_mV/RT_m

Lauseen jakaminen jälkimmäiselle:

n_Yllyttää /n = v_Yllyttää /V

Puhdistus v_Yllyttää-

V_Yllyttää = (n_Yllyttää /n) v

Siksi:

V_Yllyttää = x_Yllyttää V

Missä x_Yllyttää Sitä kutsutaan Molaarinen osuus Ja se on ei -dimensions -määrä.

Molaarinen osuus vastaa tilavuusosaa V_Yllyttää /V Ja voidaan osoittaa, että se vastaa myös painejaetusta P_Yllyttää /P.

Oikeiden kaasujen kohdalla on käytettävä toista asianmukaista tilayhtälöä tai käyttää puristuskerrointa tai puristuskerrointa Z. Tässä tapauksessa ihanteellisten kaasujen tila on kerrottava mainitulla tekijällä:

P.V = z.Nrt

Harjoitukset

Harjoitus 1

Seuraava kaasuseos lääketieteellistä levitystä varten valmistetaan: 11 typpimolia, 8 moolia happea ja 1 mol hiilihydridiä. Laske kunkin seoksessa läsnä olevan kaasun osittaiset tilavuudet ja osittaiset paineet, jos sen on oltava 1 ilmakehän paine 10 litrassa.

Voi palvella sinua: beryllium: historia, rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

1 ilmapiiri = 760 mm Hg.

Ratkaisu

Seoksen katsotaan olevan ihanteellisen kaasumallin mukainen. Moolien kokonaismäärä on:

N = 11 + 8 + 1 moolit = 20 moolia

Kunkin kaasun molaarinen osuus on:

-Typpi: x _Typpi = 11/20

-Happi: x _Happi = 8/20

-Hiilihydridi: x _Hiilihydridi = 1/20

Kunkin kaasun paine ja osittainen tilavuus lasketaan tällä tavalla:

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

-Happi: P_JOMPIKUMPI = 760 mm Hg.(8/20) = 304 mm Hg; V_N = 10 litraa. (8/20) = 4.0 litraa.

-Hiilihydridi: P_A-C = 760 mm Hg.(1/20) = 38 mm Hg; V_N = 10 litraa. (1/20) = 0.5 litraa.

Itse asiassa voidaan nähdä, että alussa sanotaan toteutettu: että seoksen tilavuus on osittaisten määrien summa:

10 litraa = 5.5 + 4.0 + 0.5 litraa.

Harjoitus 2

50 moolia happea sekoitetaan 190 moolia typpeä 25 ºC: ssa ja paine -ilmakehän kanssa.

Käytä Amagatin lakia seoksen kokonaistilavuuden laskemiseen käyttämällä ihanteellista kaasun yhtälöä.

Ratkaisu

Tietäen, että 25 ºC = 298.15 K, 1 Paine ilmakehän vastaa 101325 PA: ta ja kaasuvakio kansainvälisessä järjestelmässä on r = 8.314472 j/mol. K, osittaiset määrät ovat:

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

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

Yhteenvetona voidaan todeta, että seoksen tilavuus on:

V_T = 1.22 + 4.66 m³ = 5.88 m³.

Viitteet

1. Borgnakki. 2009. Termodynamiikan perusteet. 7. painos. Wiley ja pojat.
2. Cengel, ja. 2012. Termodynamiikka. 7. painos. McGraw Hill.
3. Kemian librettexts. Amagatin laki. Palautettu: Chem.Librettexts.org.
4. Engel, t. 2007. Johdanto fysikaalis -ohjelmaan: Termodynamiikka. Pearson.
5. Pérez, S. Todelliset kaasut. Palautettu: DEPA.Fquim.Yksinäinen.MX.