Pojasnilo zakona Amagat, primeri, vaje

The Amagat zakon navaja, da je skupna količina plinske mešanice enaka vsoti delne volumna.

Znan je tudi kot zakon delnih zvezkov ali dodatkov, njegovo ime pa je posledica francoskega fizika in kemika Emile Hilaire Amagat (1841-1915), ki ga je prvič oblikoval leta 1880. Je analogen v količini zakonu delnih pritiskov Daltona.

Zrak v atmosferi in balonih je mogoče obravnavati kot mešanico idealnih plinov, za katero je mogoče uporabiti zakon Amagat. Vir: pxhere.

Oba zakona sta izpolnjena točno v idealnih plinskih mešanicah, vendar sta približni, kadar se uporabljata za resnične pline, v katerih imajo sile med molekulami vidno vlogo. Po drugi strani pa so sile molekulske privlačnosti, ko gre za idealne pline.

[TOC]

Formula

V matematični obliki Amagatov zakon pridobi obrazec:

V_T = V₁ + V₂ + V₃ +.. . = ∑ v_Yo (T_m, Str_m)

Kjer črka V predstavlja glasnost, saj je V_T Skupna količina. Simbol vsote služi kot kompaktna zapis. T_m In p_m Temperatura in tlak mešanice sta.

Prostornina vsakega plina je v_Yo in se imenuje Komponentna glasnost. Pomembno je opozoriti, da so ti delni zvezki matematični abstrakcije in ne ustreza resničnemu volumnu.

Pravzaprav bi se, če bi pustili enega od plinskih plinov v posodi, takoj razširil na skupno količino. Vendar je Amagatov zakon zelo koristen, saj olajša nekatere izračune v plinskih mešanicah, kar daje dobre rezultate, zlasti za visoke pritiske.

Vam lahko služi: linearne alkane: struktura, lastnosti, nomenklatura, primeri

Primeri

V naravi je veliko plinskih mešanic, za začetek živih bitij v manjši meri vdihnemo mešanico dušika, kisika in drugih plinov, tako da je to zelo zanimiva mešanica plinov za karakterizacijo.

Spodaj nekaj primerov plinastih mešanic:

-Zrak v zemeljski atmosferi, katerega mešanico lahko modeliramo na različne načine, bodisi kot idealen plin bodisi s katerim koli od modelov za resnične pline.

-Plinski motorji, ki so notranje zgorevanje, vendar namesto bencina uporabljajo mešanico zemeljskega plina -are.

-Mešanica monoksida ogljikovega dioksida, ki izpuščene bencinske motorje izpuščena cev.

-Kombinacija vodikovega metoda, ki obiluje velikanske velikanske planete.

-Interstellarni plin, mešanica, ki je večinoma sestavljena iz vodika in helija, ki napolni prostor med zvezdami.

-Raznolike mešanice plinov na industrijski ravni.

Seveda se te plinaste mešanice na splošno ne obnašajo kot idealni plini, saj se tlačni in temperaturni pogoji oddaljujejo od tistih, ki so bili vzpostavljeni v tem modelu.

Astrofizični sistemi, kot je sonce.

Plinske mešanice se eksperimentalno določijo z različnimi napravami, kot je analizator ORSAT. Za izpušne pline obstajajo posebni prenosni analizatorji, ki delujejo z infrardečimi senzorji.

Obstajajo tudi naprave, ki zaznajo puščanje plina ali so zasnovane za odkrivanje zlasti določenih plinov, ki se uporabljajo predvsem v industrijskih procesih.

Vam lahko služi: olje: značilnosti, struktura, vrste, pridobivanje, uporabe Slika 2. Neverni analizator plina za odkrivanje emisij vozil, zlasti ogljikovega monoksida in ogljikovodikov. Vir: Wikimedia Commons.

Idealni plini in količine sestavnih delov

Pomembna razmerja med spremenljivkami mešanice je mogoče izpeljati z uporabo zakona Amagat. Začenši iz statusa idealnih plinov:

Str.V = nrt

Nato se razčisti prostornina komponente Yo mešanice, ki jo lahko nato zapišemo na naslednji način:

V_Yo = n_YoRt_m / P_m

Kje n_Yo predstavlja število molov plina v mešanici, R To je konstanta plina, T_m Je temperatura mešanice in Str_m pritisk istega. Število molov ni:

n_Yo = P_m V_Yo / Rt_m

Medtem ko za celotno mešanico, n Daje:

n = str_mV/rt_m

Delitev izraza za slednje ali med njimi:

n_Yo /n = v_Yo /V

Kliranje v_Yo:

V_Yo = (n_Yo /n) v

Zato:

V_Yo = x_Yo V

Kje x_Yo Se imenuje Molarna frakcija In gre za znesek, ki ni.

Molarna frakcija je enakovredna volumski frakciji V_Yo /V In lahko dokažemo, da je tudi enakovreden tlačni frakciji Str_Yo /P.

Za resnične pline je treba uporabiti še eno ustrezno enačbo statusa ali uporabiti faktor stisljivosti ali faktor stiskanja z. V tem primeru je treba stanje idealnih plinov pomnožiti z omenjenim dejavnikom:

Str.V = z.Nrt

Vaje

Vaja 1

Pripravljena je naslednja plinska mešanica za medicinsko uporabo: 11 dušikovih molov, 8 molov kisika in 1 mol ogljikovega anhidrida. Izračunajte delne količine in delne tlake vsakega plina, ki je prisoten v mešanici, če mora imeti tlak 1 atmosfere v 10 litrih.

Vam lahko služi: berilij: zgodovina, struktura, lastnosti, uporabe

1 atmosfera = 760 mm hg.

Rešitev

Šteje se, da zmes ustreza modelu idealnih plinov. Skupno število molov je:

N = 11 + 8 + 1 moli = 20 molov

Molarni delež vsakega plina je:

-Dušik: x _Dušik = 11/20

-Kisik: x _Kisik = 8/20

-Karbonski anhidrid: x _{Karbonski anhidrid} = 1/20

Tlak in delna prostornina vsakega plina se izračunata na ta način:

-Dušik: str_N = 760 mm Hg.(11/20) = 418 mm Hg; V_N = 10 litrov. (11/20) = 5.5 litrov.

-Kisik: str_Tudi = 760 mm Hg.(8/20) = 304 mm Hg; V_N = 10 litrov. (8/20) = 4.0 litrov.

-Karbonski anhidrid: P_A-c = 760 mm Hg.(1/20) = 38 mm Hg; V_N = 10 litrov. (1/20) = 0.5 litrov.

Dejansko je razvidno, da je to, kar je rečeno na začetku, izpolnjeno: da je glasnost mešanice vsota delnih zvezkov:

10 litrov = 5.5 + 4.0 + 0.5 litrov.

Vaja 2

50 molov kisika mešamo z 190 moli dušika pri 25 ° C in tlačno atmosfero.

Za izračun skupne prostornine mešanice uporabite zakon Amagat z uporabo idealne enačbe Gase.

Rešitev

Vedoč, da je 25 ° C = 298.15 K, 1 tlačna atmosfera je enaka 101325 PA, konstanta plina v mednarodnem sistemu.314472 j/mol. K, delne količine so:

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

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

Za zaključek je prostornina mešanice:

V_T = 1.22 + 4.66 m³ = 5.88 m³.

Reference

1. Borgnakke. 2009. Osnove termodinamike. 7. izdaja. Wiley in sinovi.
2. Cengel in. 2012. Termodinamika. 7. izdaja. McGraw Hill.
3. Kemija librettexts. Amagatov zakon. Okrevano od: kem.Librettexts.org.
4. Engel, t. 2007. Uvod v fizikokemijo: termodinamika. Pearson.
5. Pérez, s. Pravi plini. Okreval od: depa.Fquim.Ne.mx.