- Képlet
- Példák
- Ideális gázok és alkatrészek mennyisége
- Feladatok
- 1. Feladat
- Megoldás
- 2. gyakorlat
- Megoldás
- Irodalom
Az Amagat törvény szerint a gázkeverék teljes térfogata megegyezik az egyes gázok részleges térfogatának összegével, amely magában foglalja a keverék nyomását és hőmérsékletét.
A részleges vagy additív mennyiségek törvénye néven is ismert, és a neve annak a francia fizikusnak és kémikusnak tulajdonítható, aki Emile Hilaire Amagat (1841-1915) volt, aki először fogalmazta meg 1880-ban. Volumenében analóg a parciális nyomás törvényével. Dalton.

A légkörben és a léggömbökben lévő levegő ideális gázkeverékként kezelhető, amelyre az Amagat törvénye alkalmazható. Forrás: PxHere.
Mindkét törvény pontosan érvényes az ideális gázkeverékekben, ám valódi gázokra alkalmazva megközelítőek, amelyekben a molekulák közötti erők kiemelkedő szerepet játszanak. Másrészt, amikor az ideális gázokról van szó, a molekuláris vonzóerők elhanyagolhatóak.
Képlet
Matematikai formában az Amagat törvény formája:
V T = V 1 + V 2 + V 3 +…. = ∑ V i (T m, P m)
Ahol V betű képviseli a térfogatot, ahol V T a teljes térfogat. Az összegző szimbólum kompakt jelölésként szolgál. T m és P m a keverék hőmérséklete és nyomása.
Az egyes gázok térfogata V i, és az összetevő térfogatának nevezzük. Fontos megjegyezni, hogy ezek a részleges kötetek matematikai absztrakciók, és nem felelnek meg a valós térfogatnak.
Valójában, ha csak a gázok egyikét hagynánk a keverékben a tartályban, akkor azonnal tágulna ki, hogy elfoglalja a teljes térfogatot. Az Amagat törvénye azonban nagyon hasznos, mivel megkönnyíti bizonyos számításokat a gázkeverékekben, jó eredményeket adva, különösen magas nyomáson.
Példák
A gázkeverékek a természetben bővelkednek, kezdetben az élőlények alacsonyabb arányban lélegeznek nitrogén, oxigén és más gázok keverékét, tehát ez egy nagyon érdekes gázkeverék a jellemzéshez.
Íme néhány példa a gázkeverékekre:
- A levegő a Föld légkörében, amelynek keverékét különféle módon lehet modellezni, akár ideális gázként, akár a valódi gázok modelljének egyikével.
-Gázmotorok, amelyek belső égésűek, de benzin helyett természetes gáz-levegő keveréket használnak.
-A szén-monoxid-dioxid keverék, amelyet a benzinmotorok kilépnek a kipufogócsőn.
-A hidrogén-metán kombináció, amely bővelkedik a gáz óriási bolygókon.
Csillagközi gáz, főleg hidrogénből és héliumból álló keverék, amely kitölti a csillagok közötti teret.
-Gazdag gázkeverékek ipari szinten.
Természetesen ezek a gáznemű keverékek általában nem viselkednek ideális gázokként, mivel a nyomás és a hőmérséklet körülményei messze vannak a modellben meghatározottaktól.
Az olyan asztrofizikai rendszerek, mint a Nap, messze vannak az ideálistól, mivel a csillag rétegeiben megjelennek a hőmérséklet és a nyomás változásai, és az anyag tulajdonságai az idő múlásával változnak.
A gázkeverékeket kísérletileg meghatározzuk különböző eszközökkel, például Orsat analizátorral. A kipufogógázokhoz speciális hordozható analizátorok vannak, amelyek infravörös érzékelőkkel működnek.
Vannak olyan eszközök is, amelyek érzékelik a gázszivárgást, vagy amelyek célja elsősorban ipari folyamatokban bizonyos gázok kimutatására.

2. ábra: Régimódi gázelemző készülék a járművek, különösen a szén-monoxid és a szénhidrogén-kibocsátás kimutatására. Forrás: Wikimedia Commons.
Ideális gázok és alkatrészek mennyisége
A keverék változói közötti fontos összefüggéseket az Amagat törvény alkalmazásával lehet levezetni. Az ideális állapotgáz egyenlettel kezdve:
Ezután megoldjuk a keverék i komponensének térfogatát, amelyet azután a következőképpen lehet írni:
Ahol n i a keverékben lévő gáz molszámát képviseli, R jelentése a gázállandó, T m a keverék hőmérséklete és P m a keverék nyomása. Ni vakondok száma:
Míg a teljes keveréknél n adható meg:
A kifejezést osztva az utóbbival és nem
Megoldás V i esetén:
Így:
Ahol x i- t mólaránynak nevezzük, és dimenzió nélküli mennyiség.
A mólfrakció egyenértékű a V i / V térfogatfrakcióval, és kimutatható, hogy egyenértékű a P i / P nyomásfrakcióval is.
A valódi gázok esetében egy másik megfelelő állapot egyenletet kell használni, vagy a kompressziós tényezőt vagy a Z kompressziós tényezőt kell használni. Ebben az esetben az ideális gázok állapotának egyenletét meg kell szorozni e tényezővel:
Feladatok
1. Feladat
A következő gázkeveréket elkészítik orvosi alkalmazásra: 11 mol nitrogén, 8 mol oxigén és 1 mol szén-dioxid. Számítsa ki a keverékben lévő egyes gázok részleges térfogatait és parciális nyomásait, ha annak nyomása 10 literben 1 atmoszféra legyen.
1 atmoszféra = 760 mm Hg.
Megoldás
A keverék megfelel az ideális gázmodellnek. A vakondok száma összesen:
Az egyes gázok mólaránya:
-Nitrogén: x nitrogén = 11/20
-Oxigén: x Oxigén = 8/20
-Szén-anhidrid: x Szén- anhidrid = 1/20
Az egyes gázok nyomását és részleges térfogatát az alábbiak szerint kell kiszámítani:
-Nitrogén: NN = 760 mm Hg (11/20) = 418 mm Hg; V N = 10 liter. (11/20) = 5,5 liter.
-Szervezeti: P O = 760 Hgmm (8/20) = 304 Hgmm;. V N = 10 liter. (8/20) = 4,0 liter.
-Szén-anhidrid: PA -C = 760 mm Hg (1/20) = 38 mm Hg; V N = 10 liter. (1/20) = 0,5 liter.
Valójában látható, hogy az elején elmondottak igaz: hogy a keverék térfogata a részleges térfogatok összege:
2. gyakorlat
50 mól oxigént keverünk 190 mól nitrogénnel 25 ° C-on és egy nyomás atmoszférában.
A keverék teljes térfogatának kiszámításához az ideális gázegyenlet alkalmazásával alkalmazza az Amagat törvényét.
Megoldás
Tudva, hogy 25 ºC = 298,15 K, az 1 nyomás atmoszféra egyenértékű 101325 Pa-val, és a nemzetközi rendszerben a gázállandó R = 8,314472 J / mol. K, a részleges mennyiségek:
Összegezve, a keverék térfogata:
Irodalom
- Borgnakke. 2009. A termodinamika alapjai. 7. kiadás. Wiley és fiai.
- Cengel, Y. 2012. Termodinamika. 7. kiadás. McGraw Hill.
- Kémia LibreTexts. Amagat törvénye. Helyreállítva: chem.libretexts.org.
- Engel, T. 2007. Bevezetés a fizikokémiaba: Termodinamika. Pearson.
- Pérez, S. Igazi gázok. Helyreállítva: depa.fquim.unam.mx.
