The Amagatův zákon stanoví, že celkový objem směsi plynů se rovná součtu dílčích objemů, které by měl každý složený plyn, pokud by byl sám a při tlaku a teplotě směsi.
Je také známý jako zákon o částečných nebo aditivních objemech a jeho název je dán francouzským fyzikem a chemikem Emile Hilaire Amagatem (1841-1915), který jej poprvé formuloval v roce 1880. Objemově je analogický zákonu částečných tlaků Daltona.
Oba zákony platí přesně v ideálních směsích plynů, ale jsou přibližné při aplikaci na skutečné plyny, ve kterých hrají významnou roli síly mezi molekulami. Na druhou stranu, pokud jde o ideální plyny, molekulové přitažlivé síly jsou zanedbatelné..
Rejstřík článků
V matematické formě má Amagatův zákon formu:
PROTIT = V1 + PROTIdva + PROTI3 +…. = ∑ Vi (T.m, Pm)
Kde písmeno V představuje svazek, kde VT celkový objem. Symbol součtu slouží jako kompaktní notace. Tm A strm jsou teplota a tlak směsi.
Objem každého plynu je Vi a je volán objem složky. Je důležité si uvědomit, že tyto dílčí objemy jsou matematické abstrakce a neodpovídají skutečnému objemu.
Ve skutečnosti, kdybychom nechali ve směsi v nádobě pouze jeden z plynů, okamžitě by se rozšířil a zabral celkový objem. Amagatův zákon je však velmi užitečný, protože usnadňuje některé výpočty ve směsích plynů a poskytuje dobré výsledky zejména při vysokých tlacích..
Plynové směsi v přírodě oplývají, živé bytosti dýchají v nižším poměru směs dusíku, kyslíku a dalších plynů, takže je to velmi zajímavá charakteristika plynné směsi..
Zde je několik příkladů plynných směsí:
-Vzduch v zemské atmosféře, jehož směs lze modelovat různými způsoby, buď jako ideální plyn, nebo pomocí jednoho z modelů pro skutečné plyny.
-Plynové motory, které jsou spalovací, ale místo benzinu používají směs zemního plynu a vzduchu.
-Směs oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého, kterou benzínové motory vytlačují výfukovým potrubím.
-Kombinace vodík-metan, která oplývá obrovskými planetami plynu.
-Mezihvězdný plyn, směs skládající se převážně z vodíku a helia, která vyplňuje prostor mezi hvězdami.
-Různé směsi plynů na průmyslové úrovni.
Tyto plynné směsi se samozřejmě nechovají jako ideální plyny, protože tlakové a teplotní podmínky jsou daleko od podmínek stanovených v tomto modelu..
Astrofyzikální systémy, jako je Slunce, nejsou ani zdaleka ideální, protože se ve vrstvách hvězdy objevují změny teploty a tlaku a vlastnosti hmoty se mění v průběhu času..
Směsi plynů jsou stanovovány experimentálně s různými zařízeními, jako je analyzátor Orsat. Pro výfukové plyny existují speciální přenosné analyzátory, které pracují s infračervenými senzory.
Existují také zařízení, která detekují úniky plynů nebo jsou určena k detekci zejména určitých plynů, která se používají hlavně v průmyslových procesech..
Důležité vztahy mezi proměnnými směsi lze odvodit pomocí Amagatova zákona. Počínaje stavovou rovnicí ideálního plynu:
P.V = nRT
Poté je objem komponenty vymazán i směsi, kterou lze potom zapsat následovně:
PROTIi = niRTm / Strm
Kde ni představuje počet molů plynu přítomných ve směsi, R je plynová konstanta, Tm je teplota směsi a Pm jeho tlak. Počet molů ni je:
ni = Pm PROTIi / RTm
Zatímco pro kompletní mix, n Darováno:
n = PmV / RTm
Rozdělení výrazu pro ni druhým:
ni / n = Vi / V
Řešení pro Vi:
PROTIi = (ni / n) V
Proto:
PROTIi = xi PROTI
Kde Xi to se nazývá Molární zlomek y je bezrozměrná veličina.
Molární frakce je ekvivalentní objemové frakci PROTIi / V a lze ukázat, že je také ekvivalentní tlakové frakci Pi / Str.
Pro skutečné plyny musí být použita jiná vhodná stavová rovnice nebo musí být použit faktor stlačitelnosti nebo faktor komprese Z. V tomto případě musí být stavová rovnice ideálního plynu vynásobena tímto faktorem:
P.V = Z.nRT
Následující směs plynů je připravena pro lékařské použití: 11 molů dusíku, 8 molů kyslíku a 1 mol oxidu uhličitého. Vypočítejte dílčí objemy a parciální tlaky každého plynu přítomného ve směsi, pokud musí mít tlak 1 atmosféra v 10 litrech.
1 atmosféra = 760 mm Hg.
Směs se považuje za směs, která odpovídá modelu ideálního plynu. Celkový počet krtků je:
n = 11 + 8 + 1 mol = 20 mol
Molární zlomek každého plynu je:
-Dusík: x Dusík = 11/20
-Kyslík: x Kyslík = 8/20
-Oxid uhličitý: x Oxid uhličitý = 1/20
Tlak a dílčí objem každého plynu se vypočítají následovně:
-Dusík: PN = 760 mm Hg. (11/20) = 418 mm Hg; PROTIN = 10 litrů. (11/20) = 5,5 litru.
-Kyslík: PNEBO = 760 mm Hg. (8/20) = 304 mm Hg; PROTIN = 10 litrů. (8/20) = 4,0 litru.
-Oxid uhličitý: PA-C = 760 mm Hg. (1/20) = 38 mm Hg; PROTIN = 10 litrů. (1/20) = 0,5 litru.
Je skutečně vidět, že to, co bylo řečeno na začátku, je pravda: že objem směsi je součtem dílčích objemů:
10 litrů = 5,5 + 4,0 + 0,5 litru.
50 molů kyslíku se smísí se 190 moly dusíku při 25 ° C a jedné atmosféře tlaku.
Podle Amagatova zákona vypočítejte celkový objem směsi pomocí rovnice ideálního plynu.
S vědomím, že 25 ° C = 298,15 K je 1 atmosférická tlak ekvivalentní 101325 Pa a plynová konstanta v mezinárodním systému je R = 8,314472 J / mol. K, dílčí objemy jsou:
PROTI Kyslík = n Kyslík. RTm / Strm = 50 mol × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 1,22 m3.
PROTI Dusík = n Dusík. RTm / Strm = 190 × 8,314472 J / mol. K × 298,15 K / 101 325 Pa = 4,66 m3.
Závěrem lze říci, že objem směsi je:
PROTIT = 1,22 + 4,66 m3 = 5,88 m3.
Zatím žádné komentáře