De Amagats lov fastslår at det totale volumet av en gassblanding er lik summen av delvolumene som hver gass som komponerer den ville ha, hvis den var alene og ved blandingens trykk og temperatur.
Det er også kjent som loven om delvise eller additive volumer, og navnet skyldes den franske fysikeren og kjemikeren Emile Hilaire Amagat (1841-1915), som formulerte den for første gang i 1880. Den er analog i volum med loven av delvise trykk fra Dalton.
Begge lovene holder nøyaktig i ideelle gassblandinger, men de er omtrentlige når de brukes på ekte gasser, der kreftene mellom molekyler spiller en fremtredende rolle. På den annen side, når det gjelder ideelle gasser, er de molekylære tiltrekningskreftene ubetydelige..
Artikkelindeks
I matematisk form tar Amagats lov form:
VT = V1 + Vto + V3 +…. = ∑ VJeg (Tm, Pm)
Hvor bokstaven V representerer volumet, hvor VT det totale volumet. Summasjonssymbolet fungerer som en kompakt notasjon. Tm Og sm er henholdsvis temperaturen og trykket i blandingen.
Volumet til hver gass er V.Jeg og kalles komponentvolum. Det er viktig å merke seg at disse delvolumene er matematiske abstraksjoner og ikke tilsvarer det virkelige volumet.
Faktisk, hvis vi bare la igjen en av gassene i blandingen i beholderen, ville den umiddelbart utvides for å oppta det totale volumet. Imidlertid er Amagats lov veldig nyttig, fordi den letter noen beregninger i gassblandinger, noe som gir gode resultater, spesielt ved høyt trykk..
Gassblandinger florerer i naturen, til å begynne med puster levende vesener en blanding av nitrogen, oksygen og andre gasser i en lavere andel, så dette er en veldig interessant gassblanding å karakterisere..
Her er noen eksempler på gassblandinger:
-Luften i jordens atmosfære, hvis blanding kan modelleres på forskjellige måter, enten som en ideell gass eller med en av modellene for ekte gasser.
-Bensinmotorer, som er forbrenning, men i stedet for å bruke bensin bruker de en naturgass-luft-blanding.
-Karbonmonoksyd-dioksydblandingen som bensinmotorer driver ut gjennom eksosrøret.
-Hydrogen-metan-kombinasjonen som florerer i gassgigantplanetene.
-Interstellar gass, en blanding som hovedsakelig består av hydrogen og helium som fyller rommet mellom stjernene.
-Ulike blandinger av gasser på industrielt nivå.
Selvfølgelig oppfører disse gassformede blandingene seg generelt ikke som ideelle gasser, siden trykk- og temperaturforholdene er langt fra de som er etablert i den modellen..
Astrofysiske systemer som solen er langt fra ideelle, siden variasjoner i temperatur og trykk vises i stjernens lag, og egenskapene til materie endres etter hvert som den utvikler seg over tid..
Gassblandinger bestemmes eksperimentelt med forskjellige enheter, for eksempel Orsat-analysatoren. For eksosgasser er det spesielle bærbare analysatorer som fungerer med infrarøde sensorer.
Det er også enheter som oppdager gasslekkasjer eller er designet for å oppdage visse gasser, spesielt brukt i industrielle prosesser..
Viktige sammenhenger mellom variablene i blandingen kan utledes ved å bruke Amagats lov. Starter fra den ideelle gassligningen av tilstanden:
P.V = nRT
Deretter tømmes volumet til en komponent Jeg av blandingen, som deretter kan skrives som følger:
VJeg = nJegRTm / Pm
Hvor nJeg representerer antall mol gass som er tilstede i blandingen, R er gass konstant, Tm er temperaturen på blandingen og Pm trykket av det. Antall føflekker ni er:
nJeg = Pm VJeg / RTm
Mens for den komplette blandingen, n Er gitt av:
n = PmV / RTm
Dele uttrykket for ni av sistnevnte:
nJeg / n = VJeg / V
Løsning for VJeg:
VJeg = (nJeg / n) V
Derfor:
VJeg = xJeg V
Hvor xJeg det kalles Molbrøk y er en dimensjonsløs mengde.
Molfraksjonen tilsvarer volumfraksjonen VJeg / V og det kan vises at det også tilsvarer trykkfraksjonen PJeg / P.
For ekte gasser må en annen passende tilstandsligning brukes eller komprimerbarhetsfaktor eller kompresjonsfaktor Z. I dette tilfellet må den ideelle gassligningen for tilstand multipliseres med denne faktoren:
P.V = Z.nRT
Følgende gassblanding er fremstilt for medisinsk anvendelse: 11 mol nitrogen, 8 mol oksygen og 1 mol karbondioksid. Beregn delvolumene og partialtrykket for hver gass som er tilstede i blandingen, hvis den må ha et trykk på 1 atmosfære i 10 liter.
1 atmosfære = 760 mm Hg.
Blandingen anses å være i samsvar med den ideelle gassmodellen. Totalt antall mol er:
n = 11 + 8 + 1 mol = 20 mol
Molfraksjonen av hver gass er:
-Nitrogen: x Nitrogen = 11/20
-Oksygen: x Oksygen = 8/20
-Karbondioksid: x Karbondioksid = 1/20
Trykket og delvolumet til hver gass beregnes henholdsvis som følger:
-Nitrogen: PN = 760mm Hg. (11/20) = 418mm Hg; VN = 10 liter. (11/20) = 5,5 liter.
-Oksygen: PELLER = 760mm Hg. (8/20) = 304mm Hg; VN = 10 liter. (8/20) = 4,0 liter.
-Karbondioksid: PAC = 760mm Hg. (1/20) = 38mm Hg; VN = 10 liter. (1/20) = 0,5 liter.
Det kan faktisk sees at det som ble sagt i begynnelsen er sant: at volumet av blandingen er summen av delvolumene:
10 liter = 5,5 + 4,0 + 0,5 liter.
50 mol oksygen blandes med 190 mol nitrogen ved 25 ° C og en trykkatmosfære.
Bruk Amagats lov for å beregne det totale volumet av blandingen ved hjelp av den ideelle gassligningen.
Å vite at 25 ºC = 298,15 K, 1 atmosfære av trykk tilsvarer 101325 Pa og gasskonstanten i det internasjonale systemet er R = 8,314472 J / mol. K, delvolumene er:
V Oksygen = n Oksygen. RTm / Pm = 50 mol × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 1,22 m3.
V Nitrogen = n Nitrogen. RTm / Pm = 190 × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 4,66 m3.
Avslutningsvis er volumet av blandingen:
VT = 1,22 + 4,66 m3 = 5,88 m3.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.