AGAGATAS LIKUMS: SKAIDROJUMS, PIEMĒRI, VINGRINĀJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Par Amagat likums nosaka, ka kopējais apjoms ir gāzu maisījumu, ir vienāda ar summu daļēju apjomu katram gāzes, kas ietver, ja vien un spiedienu un temperatūru no maisījuma.

To sauc arī par daļēju vai piedevu likumu, un tā nosaukums cēlies no franču fiziķa un ķīmiķa Emīla Hilaire Amagata (1841–1915), kurš to pirmo reizi formulēja 1880. gadā. Pēc apjoma tas ir analogs daļēja spiediena likumam. no Daltona.

Gaisu atmosfērā un balonos var uzskatīt par ideālu gāzes maisījumu, uz kuru var attiecināt Agagatas likumu. Avots: PxHere.

Abi likumi precīzi attiecas uz ideāliem gāzes maisījumiem, taču tie ir aptuveni, ja tos piemēro reālām gāzēm, kurās ievērojama loma ir spēkiem starp molekulām. No otras puses, ja runa ir par ideālām gāzēm, molekulārie pievilcīgie spēki ir niecīgi.

Formula

Matemātiskā formā Agagata likums ir šāds:

V _T = V ₁ + V ₂ + V ₃ +…. = ∑ V _i (T _m , P _m )

Ja burts V apzīmē tilpumu, kur V _{T ir} kopējais tilpums. Summēšanas simbols kalpo kā kompakts apzīmējums. T _m un P _m ir attiecīgi maisījuma temperatūra un spiediens.

Katras gāzes tilpums ir V _i, un to sauc par komponenta tilpumu. Ir svarīgi atzīmēt, ka šie daļējie apjomi ir matemātiski abstrakcijas un neatbilst reālajam apjomam.

Faktiski, ja mēs atstātu tikai vienu no maisījumā esošajām gāzēm traukā, tā nekavējoties izplestos, lai aizņemtu kopējo tilpumu. Tomēr Amagatas likums ir ļoti noderīgs, jo tas atvieglo dažus aprēķinus gāzes maisījumos, dodot labus rezultātus, it īpaši pie augsta spiediena.

Piemēri

Gāzu maisījumu dabā ir daudz, pirmkārt, dzīvās būtnes mazākā daudzumā elpo ar slāpekļa, skābekļa un citu gāzu maisījumu, tāpēc tas ir ļoti interesants gāzes maisījums, ko raksturot.

Šeit ir daži gāzes maisījumu piemēri:

-Gaiss Zemes atmosfērā, kura maisījumu var modelēt dažādos veidos vai nu kā ideālu gāzi, vai ar vienu no reālu gāzu modeļiem.

-Gāzes dzinēji, kas ir iekšdedzes, bet benzīna vietā tie izmanto dabiskas gāzes-gaisa maisījumu.

-Oglekļa monoksīda-dioksīda maisījums, ko benzīna dzinēji izvada caur izplūdes cauruli.

-Ūdeņraža un metāna kombinācija, kas atrodas daudzās gāzes milzu planētās.

Starpzvaigžņu gāze, maisījums, kas galvenokārt sastāv no ūdeņraža un hēlija un aizpilda atstarpi starp zvaigznēm.

-Dažādi gāzu maisījumi rūpnieciskā līmenī.

Protams, šie gāzveida maisījumi parasti nedarbojas kā ideālas gāzes, jo spiediena un temperatūras apstākļi ir tālu no šajā modelī noteiktajiem.

Astrofiziskās sistēmas, piemēram, Saule, nav tālu no ideālajām, jo ​​zvaigznes slāņos parādās temperatūras un spiediena izmaiņas, un matērijas īpašības mainās laika gaitā.

Gāzu maisījumus eksperimentāli nosaka ar dažādām ierīcēm, piemēram, Orsat analizatoru. Izplūdes gāzēm ir īpaši portatīvie analizatori, kas darbojas ar infrasarkanajiem sensoriem.

Ir arī ierīces, kas uztver gāzes noplūdes vai ir paredzētas konkrētu gāzu noteikšanai, kuras galvenokārt izmanto rūpnieciskos procesos.

2. attēls. Vecmodīgs gāzes analizators transportlīdzekļa izmešu, jo īpaši oglekļa monoksīda un ogļūdeņražu izmešu noteikšanai. Avots: Wikimedia Commons.

Ideāli gāzu un sastāvdaļu tilpumi

Svarīgas attiecības starp maisījuma mainīgajiem lielumiem var iegūt, izmantojot Agagatas likumu. Sākot no ideālā stāvokļa gāzes vienādojuma:

Pēc tam tiek atrisināts maisījuma komponenta i tilpums, ko pēc tam var uzrakstīt šādi:

Ja n _i apzīmē maisījumā esošo gāzes molu skaitu, R ir gāzes konstante, T _m ir maisījuma temperatūra un P _m ir maisījuma spiediens. Niolu skaits ir:

Kamēr par visu sajaukumu n tiek dots:

Sadalot izteiksmi ne ar, ne ar pēdējo:

Risinājums V _i :

Tādējādi:

Kur x _i sauc par mola frakciju un ir bezizmēra lielums.

Molu frakcija ir ekvivalenta tilpuma frakcijai V _i / V, un var parādīt, ka tā ir ekvivalenta arī spiediena frakcijai P _i / P.

Īstām gāzēm jāizmanto cits atbilstošs stāvokļa vienādojums vai jāizmanto saspiežamības koeficients vai kompresijas koeficients Z. Šajā gadījumā ideālo gāzu stāvokļa vienādojums jāreizina ar šo koeficientu:

Vingrinājumi

1. vingrinājums

Medicīniskai lietošanai sagatavots šāds gāzes maisījums: 11 mol slāpekļa, 8 mol skābekļa un 1 mol oglekļa dioksīda. Aprēķina katras maisījumā esošās gāzes daļējos tilpumus un daļējos spiedienus, ja tās spiedienam jābūt vienā atmosfēras spiedienā 10 litros.

1 atmosfēra = 760 mm Hg.

Risinājums

Tiek uzskatīts, ka maisījums atbilst ideālam gāzes modelim. Kopējais molu skaits ir:

Katras gāzes mola daļa ir:

-Slāpeklis: x _Slāpeklis = 11/20

-Skābeklis: x _Skābeklis = 8/20

-Oglekļa anhidrīds: x oglekļa _anhidrīds = 1/20

Katras gāzes spiedienu un daļējo tilpumu attiecīgi aprēķina:

-Nitrogen: P _N . (11/20) = 760 mm Hg = 418 mm Hg; V _N = 10 litri. (11/20) = 5,5 litri.

-Oxygen: P _O = 760 mm Hg (8/20) = 304 mm Hg ;. V _N = 10 litri. (8/20) = 4,0 litri.

-Karboanhidrīds: P _A-C = 760 mm Hg (1/20) = 38 mm Hg; V _N = 10 litri. (1/20) = 0,5 litri.

Patiešām, var redzēt, ka sākumā teiktais ir taisnība: maisījuma tilpums ir daļējo tilpumu summa:

2. vingrinājums

50 molus skābekļa sajauc ar 190 moliem slāpekļa 25 ° C temperatūrā un vienā spiediena atmosfērā.

Lai aprēķinātu maisījuma kopējo tilpumu, izmantojot ideālās gāzes vienādojumu, piemēro Amagatas likumu.

Risinājums

Zinot, ka 25 ºC = 298,15 K, 1 spiediena atmosfēra ir vienāda ar 101325 Pa un gāzes konstante Starptautiskajā sistēmā ir R = 8,314472 J / mol. K, daļējie apjomi ir:

Noslēgumā jāsaka, ka maisījuma tilpums ir:

Atsauces

1. Borgnakke. 2009. Termodinamikas pamati. 7. izdevums. Vailijs un dēli.
2. Cengel, Y. 2012. Termodinamika. 7. izdevums. Makgreiva kalns.
3. Ķīmija LibreTexts. Agagatas likums. Atgūts no: chem.libretexts.org.
4. Engel, T. 2007. Ievads fizikāli ķīmijā: Termodinamika. Pīrsons.
5. Pérez, S. Īstas gāzes. Atgūts no: depa.fquim.unam.mx.