AMAGAT TÖRVÉNYE: MAGYARÁZAT, PÉLDÁK, GYAKORLATOK - KÉMIA - 2026

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

1. Borgnakke. 2009. A termodinamika alapjai. 7. kiadás. Wiley és fiai.
2. Cengel, Y. 2012. Termodinamika. 7. kiadás. McGraw Hill.
3. Kémia LibreTexts. Amagat törvénye. Helyreállítva: chem.libretexts.org.
4. Engel, T. 2007. Bevezetés a fizikokémiaba: Termodinamika. Pearson.
5. Pérez, S. Igazi gázok. Helyreállítva: depa.fquim.unam.mx.