- Formulė
- Pavyzdžiai
- Idealūs dujų ir komponentų tūriai
- Pratimai
- 1 pratimas
- Sprendimas
- 2 pratimas
- Sprendimas
- Nuorodos
Į Amagat įstatymas nurodo, kad bendras tūris iš dujų mišinio yra lygus iš tūrio dalių suma kiekviena dujų, kad apimtų, jei vienas ir slėgio ir temperatūros mišinio.
Jis taip pat žinomas kaip dalinio ar papildomo tūrio dėsnis, o jo pavadinimas kilo dėl prancūzų fiziko ir chemiko Emilio Hilaire'o Amagato (1841–1915), kuris pirmą kartą jį suformulavo 1880 m. iš Daltono.
Oras atmosferoje ir balionuose gali būti traktuojamas kaip idealus dujų mišinys, kuriam gali būti taikomas Amagatos dėsnis. Šaltinis: „PxHere“.
Abu įstatymai galioja tiksliai idealiuose dujų mišiniuose, tačiau jie yra apytiksliai taikomi realioms dujoms, kuriose svarbiausias vaidmuo tenka jėgoms tarp molekulių. Kita vertus, kalbant apie idealias dujas, patraukliosios molekulės jėgos yra nereikšmingos.
Formulė
Matematiškai Amagatos dėsnis yra toks:
V T = V 1 + V 2 + V 3 +…. = ∑ V i (T m , P m )
Kur V raidė reiškia tūrį, kur V T yra bendras tūris. Sumuojantis simbolis yra kompaktiškas žymėjimas. T m ir P m yra atitinkamai mišinio temperatūra ir slėgis.
Kiekvienų dujų tūris yra V i ir vadinamas komponento tūriu. Svarbu pažymėti, kad šie daliniai tūriai yra matematiniai abstrakcijos ir neatitinka tikrojo tūrio.
Tiesą sakant, jei indelyje paliktume tik vieną iš dujų mišinyje, jos iškart išsiplėttų ir užimtų bendrą tūrį. Tačiau Amagatos įstatymas yra labai naudingas, nes jis palengvina kai kuriuos skaičiavimus dujų mišiniuose, duodamas gerų rezultatų, ypač esant aukštam slėgiui.
Pavyzdžiai
Dujų mišinių gamtoje gausu, visų pirma, gyvos būtybės mažesniu mastu įkvepia azoto, deguonies ir kitų dujų mišinį, todėl tai apibūdinti labai įdomu.
Čia yra keletas dujų mišinių pavyzdžių:
- Oras Žemės atmosferoje, kurio mišinį galima įvairiais būdais modeliuoti kaip idealias dujas arba naudojant vieną iš modelių, skirtą tikroms dujoms.
-Dujiniai varikliai, kurie yra vidaus degimo, bet vietoj benzino naudoja gamtinių dujų-oro mišinį.
- Anglies monoksido ir dioksido mišinys, kurį benzininiai varikliai išmeta per išmetimo vamzdį.
- Vandenilio ir metano derinys, kuriame gausu dujų milžiniškų planetų.
Tarpžvaigždinės dujos - mišinys, sudarytas daugiausia iš vandenilio ir helio, kuris užpildo erdvę tarp žvaigždžių.
- Įvairūs dujų mišiniai pramoniniu lygiu.
Žinoma, šie dujiniai mišiniai paprastai neveikia kaip idealios dujos, nes slėgio ir temperatūros sąlygos yra toli gražu ne tos, kurios nustatytos tame modelyje.
Astrofizinės sistemos, tokios kaip Saulė, toli gražu nėra idealios, nes žvaigždės sluoksniuose atsiranda temperatūros ir slėgio pokyčiai, o materijos savybės keičiasi, laikui bėgant.
Dujų mišiniai eksperimentiškai nustatomi įvairiais prietaisais, tokiais kaip Orsat analizatorius. Išmetamosioms dujoms yra specialūs nešiojamieji analizatoriai, kurie veikia su infraraudonųjų spindulių jutikliais.
Taip pat yra prietaisų, kurie nustato dujų nuotėkį arba yra skirti aptikti tam tikras dujas, dažniausiai naudojamus pramoniniuose procesuose.
2 pav. Senamadiškas dujų analizatorius, skirtas aptikti transporto priemonių išmetamus teršalus, ypač anglies monoksido ir angliavandenilių išmetimus. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Idealūs dujų ir komponentų tūriai
Svarbius mišinio kintamųjų ryšius galima nustatyti naudojant Amagatos dėsnį. Pradėjus nuo idealios dujų būsenos lygties:
Toliau išsprendžiamas mišinio komponento i tūris, kuris gali būti parašytas taip:
Kai n i žymi mišinyje esančių dujų molinių skaičių, R yra dujų konstanta, T m yra mišinio temperatūra ir P m yra mišinio slėgis. Niolių skaičius yra:
Tuo tarpu visam mišiniui n yra apskaičiuojamas pagal formulę:
Padalijus išraišką „už“ arba „iš“:
Sprendimas V i :
Taigi:
Kur x i vadinama moline frakcija ir yra be matmens dydis.
Molinė frakcija yra lygi tūrio daliai V i / V ir galima parodyti, kad ji taip pat lygi slėgio daliai P i / P.
Tikrosioms dujoms turi būti naudojama kita tinkama būsenos lygtis arba turi būti naudojamas suspaudžiamumo arba suspaudimo koeficientas Z. Šiuo atveju idealių dujų būklės lygtis turi būti padauginta iš šio koeficiento:
Pratimai
1 pratimas
Medicininiam naudojimui paruoštas šis dujų mišinys: 11 mol azoto, 8 mol deguonies ir 1 mol anglies dioksido. Apskaičiuokite kiekvieno mišinyje esančių dujų dalinį tūrį ir dalinį slėgį, jei jame turi būti 1 atmosferos slėgis 10 litrų.
1 atmosfera = 760 mm Hg.
Sprendimas
Laikoma, kad mišinys atitinka idealų dujų modelį. Bendras apgamų skaičius yra:
Kiekvienų dujų molinė frakcija yra:
-Apsaras: x Azotas = 11/20
-Deguonis: x Deguonis = 8/20
-Marboanhidridas: x Angliavandenilidas = 1/20
Kiekvienų dujų slėgis ir dalinis tūris apskaičiuojami atitinkamai:
-Nitrogen: P N . = 760 mm Hg (11/20) = 418 mm Hg; V N = 10 litrų. (11/20) = 5,5 litro.
-Deguonis: P O = 760 mm Hg (8/20) = 304 mm Hg ;. V N = 10 litrų. (8/20) = 4,0 litrai.
-Marboanhidridas: P A-C = 760 mm Hg (1/20) = 38 mm Hg; V N = 10 litrų. (1/20) = 0,5 litro.
Iš tiesų galima pastebėti, kad tai, kas buvo pasakyta pradžioje, yra tiesa: kad mišinio tūris yra dalinių tūrių suma:
2 pratimas
50 molių deguonies sumaišoma su 190 molių azoto 25 ° C temperatūroje ir vienoje slėgio atmosferoje.
Taikydami Amagato dėsnį, apskaičiuokite bendrą mišinio tūrį, naudodami idealiųjų dujų lygtį.
Sprendimas
Žinant, kad 25 ºC = 298,15 K, 1 slėgio atmosfera yra lygi 101325 Pa, o dujų konstanta tarptautinėje sistemoje yra R = 8,314472 J / mol. K, daliniai tūriai yra:
Apibendrinant, mišinio tūris yra:
Nuorodos
- Borgnakke. 2009. Termodinamikos pagrindai. 7-asis leidimas. Vilis ir sūnūs.
- Cengel, Y. 2012. Termodinamika. 7-asis leidimas. McGraw Hill.
- Chemija „LibreTexts“. Amagatos įstatymas. Atkurta iš: chem.libretexts.org.
- Engel, T. 2007. Fizikochemijos įvadas: Termodinamika. Pearsonas.
- Pérez, S. Tikros dujos. Atkurta iš: depa.fquim.unam.mx.