AMAGAT YASASI: AÇIKLAMA, ÖRNEKLER, ALIŞTIRMALAR - KIMYA - 2025

Amagat yasası gazların bir karışımının toplam hacmi kısmi hacimlerin toplamına, eğer tek başına veya karışımın basıncının ve sıcaklığının içerir, her bir gazın eşit olduğunu ifade eder.

Aynı zamanda kısmi hacimler veya katkı maddeleri kanunu olarak da bilinir ve adı, onu 1880'de ilk kez formüle eden Fransız fizikçi ve kimyager Emile Hilaire Amagat'a (1841-1915) bağlıdır. Kısmi basınçlar kanununa hacim olarak benzerdir. Dalton.

Atmosferdeki ve balonlardaki hava, Amagat yasasının uygulanabileceği ideal bir gaz karışımı olarak değerlendirilebilir. Kaynak: PxHere.

Her iki yasa da tam olarak ideal gaz karışımlarında geçerlidir, ancak moleküller arasındaki kuvvetlerin önemli bir rol oynadığı gerçek gazlara uygulandıklarında yaklaşıktırlar. Öte yandan, ideal gazlar söz konusu olduğunda, moleküler çekici kuvvetler ihmal edilebilir düzeydedir.

formül

Matematiksel biçimde, Amagat yasası şu biçimi alır:

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

V harfinin hacmi temsil ettiği yerde, V _T toplam hacimdir. Toplama sembolü, kompakt bir gösterim görevi görür. T _m ve P _m sırasıyla karışımın sıcaklığı ve basıncıdır.

Her bir gazın hacmi V _i'dir ve bileşen hacmi olarak adlandırılır. Bu kısmi ciltlerin matematiksel soyutlamalar olduğuna ve gerçek hacme karşılık gelmediğine dikkat etmek önemlidir.

Aslında, karışımdaki gazlardan sadece birini kapta bıraksaydık, hemen toplam hacmi kaplayacak şekilde genişlerdi. Ancak Amagat kanunu, gaz karışımlarında bazı hesaplamaları kolaylaştırdığı ve özellikle yüksek basınçlarda iyi sonuçlar verdiği için oldukça kullanışlıdır.

Örnekler

Gaz karışımları doğada bol miktarda bulunur, başlangıçta canlılar daha düşük oranda azot, oksijen ve diğer gazların karışımını solurlar, bu nedenle bu, karakterize edilmesi çok ilginç bir gaz karışımıdır.

İşte bazı gaz karışım örnekleri:

- İdeal bir gaz olarak veya gerçek gazlar için modellerden biri ile karışımı çeşitli şekillerde modellenebilen Dünya atmosferindeki hava.

-İçten yanmalı olan ancak benzin yerine doğalgaz-hava karışımı kullanan gaz motorları.

Benzinli motorların egzoz borusundan attığı karbonmonoksit-dioksit karışımı.

-Gaz devi gezegenlerinde bol miktarda bulunan hidrojen-metan bileşimi.

Yıldızlararası gaz, yıldızlar arasındaki boşluğu dolduran, çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan bir karışım.

- Endüstriyel seviyede çeşitli gaz karışımları.

Elbette, bu gaz halindeki karışımlar genellikle ideal gazlar gibi davranmazlar, çünkü basınç ve sıcaklık koşulları bu modelde belirlenenlerden uzaktır.

Güneş gibi astrofiziksel sistemler ideal olmaktan uzaktır, çünkü yıldızın katmanlarında sıcaklık ve basınçta farklılıklar görülür ve zamanla geliştikçe maddenin özellikleri değişir.

Gaz karışımları, Orsat analizörü gibi farklı cihazlarla deneysel olarak belirlenir. Egzoz gazları için kızılötesi sensörlerle çalışan özel taşınabilir analizörler vardır.

Ayrıca, gaz sızıntılarını tespit eden veya özellikle endüstriyel proseslerde kullanılan belirli gazları tespit etmek için tasarlanmış cihazlar da vardır.

Şekil 2. Araç emisyonlarını, özellikle karbon monoksit ve hidrokarbon emisyonlarını tespit etmek için eski moda gaz analizörü. Kaynak: Wikimedia Commons.

İdeal gazlar ve bileşen hacimleri

Karışımdaki değişkenler arasındaki önemli ilişkiler Amagat yasası kullanılarak türetilebilir. İdeal gaz hal denkleminden başlayarak:

Daha sonra, karışımın i bileşeninin hacmi çözülür ve bu daha sonra aşağıdaki gibi yazılabilir:

Burada n _I karışımı içinde mevcut olan gaz mol sayısını temsil ettiği, burada R gaz sabiti, T _m karışımın sıcaklığı ve P _m basınç karışımı . Mol sayısı ni:

Tam karışım için, n şu şekilde verilir:

İfadeyi ikincisine bölmek:

V _{i için çözüm} :

Böylece:

Burada x _i , mol kesri olarak adlandırılır ve boyutsuz bir miktardır.

Mol fraksiyon hacim fraksiyonu V eşdeğerdir _I / V ve bunun da basınç fraksiyonu P denk olduğu gösterilebilir _I / P

Gerçek gazlar için başka bir uygun durum denklemi kullanılmalı veya sıkıştırılabilirlik faktörü veya sıkıştırma faktörü Z kullanılmalıdır.Bu durumda ideal gazlar için durum denklemi bu faktörle çarpılmalıdır:

Egzersizler

1. Egzersiz

Aşağıdaki gaz karışımı tıbbi bir uygulama için hazırlanmıştır: 11 mol nitrojen, 8 mol oksijen ve 1 mol karbondioksit. 10 litrede 1 atmosfer basınca sahip olması gerekiyorsa, karışımda bulunan her bir gazın kısmi hacimlerini ve kısmi basınçlarını hesaplayın.

1 atmosfer = 760 mm Hg.

Çözüm

Karışımın ideal gaz modeline uygun olduğu kabul edilir. Toplam mol sayısı:

Her gazın mol oranı:

-Nitrojen: x _Azot = 11/20

-Oksijen: x _Oksijen = 8/20

-Karbonik anhidrit: x _{Karbonik anhidrit} = 1/20

Her bir gazın basıncı ve kısmi hacmi sırasıyla şu şekilde hesaplanır:

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

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

-Karbonik anhidrit: PA _-C = 760 mm Hg. (1/20) = 38 mm Hg; V _N = 10 litre. (1/20) = 0,5 litre.

Aslında, başlangıçta söylenenlerin doğru olduğu görülebilir: Karışımın hacmi, kısmi hacimlerin toplamıdır:

Egzersiz 2

50 mol oksijen, 25 ° C'de ve bir atmosfer basınçta 190 mol nitrojen ile karıştırılır.

İdeal gaz denklemini kullanarak karışımın toplam hacmini hesaplamak için Amagat yasasını uygulayın.

Çözüm

25 ºC = 298.15 K, 1 atmosfer basıncın 101325 Pa'ya eşdeğer olduğunu ve Uluslararası Sistemdeki gaz sabitinin R = 8.314472 J / mol olduğunu bilerek. K, kısmi hacimler:

Sonuç olarak, karışımın hacmi:

Referanslar

1. Borgnakke. 2009. Termodinamiğin Temelleri. 7. Baskı. Wiley and Sons.
2. Cengel, Y. 2012. Termodinamik. 7. Baskı. McGraw Hill.
3. Kimya LibreTexts. Amagat Yasası. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı.
4. Engel, T. 2007. Fizikokimyaya Giriş: Termodinamik. Pearson.
5. Pérez, S. Gerçek gazlar. Kurtarıldı: depa.fquim.unam.mx.