Vysvetlenie zákona Amagat, príklady, cvičenia

Ten Amagat uvádza, že celkový objem zmesi plynu sa rovná súčtu čiastočného objemu.

Je tiež známy ako zákon čiastočných objemov alebo prísad a jeho názov je spôsobený francúzskym fyzikom a chemikom Emile Hilaire Amagat (1841-1915), ktorý ho prvýkrát sformuloval v roku 1880. Je analogický objem so zákonom čiastočných tlakov Daltona.

Vzduch v atmosfére a balóniky sa dajú považovať za zmes ideálnych plynov, na ktoré je možné aplikovať zákon Amagat. Zdroj: pxhere.

Oba zákony sú splnené presne v ideálnych zmesiach plynu, ale sú približné, keď sa uplatňujú na skutočné plyny, v ktorých majú sily medzi molekulami významnú úlohu. Na druhej strane, pokiaľ ide o ideálne plyny, molekulárne príťažlivé sily sú opovrhnutiahodné.

[TOC]

Vzorec

V matematickej podobe Amagatov zákon nadobúda formu:

Vložka_Tón = V₁ + Vložka₂ + Vložka₃ +.. . = ∑ v_Jo (T_m, P_m)

Kde písmeno v predstavuje objem, byť v_Tón Celkový objem. Symbol súčtu slúži ako kompaktný zápis. Tón_m A p_m Teplota a tlak zmesi sú.

Objem každého plynu je V_Jo a nazýva sa objem komponentu. Je dôležité poznamenať, že tieto čiastočné objemy sú matematické abstrakcie a nezodpovedá skutočnému zväzku.

V skutočnosti, ak by sme nechali jeden z plynových plynov v nádobe, okamžite by sa rozšírila, aby zaberala celkový objem. Zákon Amagat je však veľmi užitočný, pretože uľahčuje niektoré výpočty v zmesiach plynu, čo poskytuje dobré výsledky najmä vysokým tlakom.

Môže vám slúžiť: lineárne alkány: Štruktúra, vlastnosti, nomenklatúra, príklady

Príklady

Plynové zmesi oplývajú v prírode, aby sme začali živé bytosti, vdýchneme zmes dusíka, kyslíka a iných plynov v menšej miere, takže je to veľmi zaujímavá zmes plynov na charakterizáciu.

Pod niektorými príkladmi plynných zmesí:

-Vzduch v zemskej atmosfére, ktorej zmes je možné modelovať rôznymi spôsobmi, buď ako ideálny plyn, alebo s ktorýmkoľvek z modelov pre skutočné plyny.

-Plynové motory, ktoré sú vnútorným spaľovaním, ale namiesto použitia benzínu používajú zmes zemného plynu -aire.

-Zmes oxidu oxidu uhličitého, ktoré vylučujú benzínové motory z výfukovej trubice.

-Kombinácia vodíkovej metódy, ktorá oplýva v obrovských obrovských planétach.

-Medzihviezdny plyn, zmes, ktorá pozostáva väčšinou z vodíka a hélia, ktorá vyplňuje priestor medzi hviezdami.

-Rôzne zmesi plynov na priemyselnej úrovni.

Tieto plynné zmesi sa samozrejme vo všeobecnosti správajú ako ideálne plyny, pretože tlakové a teplotné podmienky sa pohybujú od tých, ktoré sú stanovené v tomto modeli.

Astrofyzikálne systémy, ako je slnko.

Zmesi plynu sa experimentálne určujú s rôznymi zariadeniami, ako je napríklad analyzátor ORSAT. V prípade výfukových plynov existujú špeciálne prenosné analyzátory, ktoré pracujú s infračervenými senzormi.

Existujú tiež zariadenia, ktoré detekujú úniky plynu alebo sú navrhnuté tak, aby zistili najmä určité plyny, ktoré sa používajú najmä v priemyselných procesoch.

Môže vám slúžiť: olej: Charakteristiky, štruktúra, typy, získanie, použitie Obrázok 2. Nekontrolovaný analyzátor plynu na detekciu emisií vozidla, konkrétne oxidu uhoľnatého a emisií uhľovodíkov. Zdroj: Wikimedia Commons.

Ideálne plyny a objemy komponentov

Dôležité vzťahy medzi premennými zmesi možno odvodiť pomocou zákona Amagat. Počnúc stavom ideálnych plynov:

P.V = nrt

Potom sa objem komponentu vymaže Jo zmesi, ktorá potom môže byť napísaná nasledovne:

Vložka_Jo = n_JoRt_m / P_m

Kde n_Jo predstavuje počet mólov plynu prítomných v zmesi, R Je to plynová konštanta, Tón_m Je to teplota zmesi a P_m tlak toho istého. Počet mólov nie je:

n_Jo = P_m Vložka_Jo / Rt_m

Zatiaľ čo pre kompletnú zmes, n Je daný:

n = p_mV/rt_m

Rozdelenie výrazu pre alebo medzi nimi:

n_Jo /n = v_Jo /V

Čistenie v_Jo:

Vložka_Jo = (n_Jo /n) v

Preto:

Vložka_Jo = x_Jo Vložka

Kde X_Jo To sa nazýva Molárna frakcia A je to množstvo nezmeniteľov.

Molárna frakcia je rovnocenná s objemovou frakciou Vložka_Jo /V A dá sa preukázať, že je tiež rovnocenná s tlakovou frakciou P_Jo /P.

V prípade skutočných plynov by sa mala použiť iná príslušná stavová rovnica alebo by sa mala využívať faktor stlačiteľnosti alebo kompresný faktor Z. V tomto prípade sa stav ideálnych plynov musí vynásobiť uvedeným faktorom:

P.V = z.Nrt

Cvičenia

Cvičenie 1

Pripravuje sa nasledujúca zmes plynu pre lekársku aplikáciu: 11 mólov dusíka, 8 mólov kyslíka a 1 mol karbonového anhydridu. Vypočítajte čiastočné objemy a čiastočné tlaky každého plynu prítomného v zmesi, ak musí mať tlak 1 atmosféru v 10 litroch.

Môže vám slúžiť: berylia: História, štruktúra, vlastnosti, použitia

1 atmosféra = 760 mm Hg.

Riešenie

Zmes sa považuje za zodpovednú modelu ideálnych plynov. Celkový počet mólov je:

N = 11 + 8 + 1 móly = 20 mólov

Molárna frakcia každého plynu je:

-Dusík: x _Dusík = 11/20

-Kyslík: x _Kyslík = 8/20

-Karbonická anhydrid: x _{Anhydrid uhála} = 1/20

Týzkom a čiastočným objemom každého plynu sa počíta týmto spôsobom:

-Dusík: P_N = 760 mm Hg.(11/20) = 418 mm Hg; Vložka_N = 10 litrov. (11/20) = 5.5 litrov.

-Kyslík: P_Ani = 760 mm Hg.(8/20) = 304 mm Hg; Vložka_N = 10 litrov. (8/20) = 4.0 litrov.

-Karbonická anhydrid: P_A-C = 760 mm Hg.(1/20) = 38 mm Hg; Vložka_N = 10 litrov. (1/20) = 0.5 litrov.

V skutočnosti je vidieť, že to, čo sa hovorí na začiatku, je splnené: že objem zmesi je súčet čiastočných zväzkov:

10 litrov = 5.5 + 4.0 + 0.5 litrov.

Cvičenie 2

50 mólov kyslíka sa zmieša s 190 molmi dusíka pri 25 ° C a tlakovou atmosférou.

Aplikujte Amagatov zákon na výpočet celkového objemu zmesi pomocou ideálnej plynovej rovnice.

Riešenie

S vedomím, že 25 ° C = 298.Atmosféra tlaku 15 K, 1 je rovnocenná s 101325 PA a plynná konštanta v medzinárodnom systéme je r = 8.314472 J/mol. K, čiastočné zväzky sú:

Vložka _Kyslík = n _Kyslík. Rt_m /P_m = 50 mol × 8.314472 J/mol. K × 298.15 k/101325 pa = 1.22 m³.

Vložka _Dusík = n _Dusík. Rt_m /P_m = 190 × 8.314472 J/mol. K × 298.15 k/101325 pa = 4.66 m³.

Záverom je, že objem zmesi je:

Vložka_Tón = 1.22 + 4.66 m³ = 5.88 m³.

Odkazy

1. Borgnakke. 2009. Základy termodynamiky. 7. vydanie. Wiley a synovia.
2. Cengel a. 2012. Termodynamika. 7. vydanie. McGraw Hill.
3. Chémia librettexts. Amagatov zákon. Získané z: Chem.Librettexts.orgán.
4. Engel, T. 2007. Úvod do fyzikálnej konže: Termodynamika. Pearson.
5. Pérez, s. Skutočné plyny. Získané z: Depa.Frame.Žobrák.mx.