HUKUM AMAGAT: PENJELASAN, CONTOH, LATIHAN - KIMIA - 2026

The Law Amagat yang menyatakan bahawa jumlah keseluruhan campuran gas adalah sama dengan jumlah isi padu separa setiap gas yang akan merangkumi, jika bersendirian dan tekanan dan suhu campuran.

Ia juga dikenal sebagai hukum jilid parsial atau aditif dan namanya disebabkan oleh ahli fizik dan ahli kimia Perancis Emile Hilaire Amagat (1841-1915), yang merumuskannya untuk pertama kalinya pada tahun 1880. Hal ini serupa dengan hukum tekanan separa Dalton.

Udara di atmosfer dan di belon dapat dianggap sebagai campuran gas yang ideal, yang dapat diterapkan hukum Amagat. Sumber: PxHere.

Kedua-dua undang-undang tersebut berlaku tepat dalam campuran gas yang ideal, tetapi undang-undang tersebut hampir sama ketika diterapkan pada gas nyata, di mana daya antara molekul memainkan peranan penting. Sebaliknya, apabila menggunakan gas ideal, daya tarikan molekul tidak dapat diabaikan.

Formula

Dalam bentuk matematik, hukum Amagat berbentuk:

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

Di mana huruf V mewakili isipadu, di mana V _{T adalah} jumlah keseluruhan. Simbol penjumlahan berfungsi sebagai notasi padat. T _m dan P _m adalah suhu dan tekanan campuran, masing-masing.

Isipadu setiap gas adalah V _i dan disebut isi padu komponen. Penting untuk diperhatikan bahawa jilid separa ini adalah abstraksi matematik dan tidak sesuai dengan isi padu sebenar.

Sebenarnya, jika kita meninggalkan hanya satu gas dalam campuran di dalam bekas, ia akan segera mengembang sehingga memenuhi jumlah keseluruhan. Namun, hukum Amagat sangat berguna, kerana memudahkan beberapa perhitungan dalam campuran gas, memberikan hasil yang baik terutama pada tekanan tinggi.

Contoh

Campuran gas banyak terdapat di alam semula jadi. Sebagai permulaan, makhluk hidup menghirup campuran nitrogen, oksigen dan gas lain dalam perkadaran yang lebih rendah, jadi ini adalah campuran gas yang sangat menarik untuk dicirikan.

Berikut adalah beberapa contoh campuran gas:

-Air di atmosfer bumi, yang campurannya dapat dimodelkan dengan berbagai cara, baik sebagai gas yang ideal atau dengan salah satu model untuk gas nyata.

-Mesin gas, yang merupakan pembakaran dalaman, tetapi bukannya menggunakan petrol, mereka menggunakan campuran gas-udara semula jadi.

-Campuran karbon monoksida-dioksida yang dikeluarkan oleh enjin petrol melalui paip ekzos.

-Kombinasi hidrogen-metana yang terdapat di planet gergasi gas.

Gas antara bintang, campuran yang kebanyakannya terdiri daripada hidrogen dan helium yang memenuhi ruang antara bintang.

-Pelbagai campuran gas di peringkat industri.

Sudah tentu, campuran gas ini umumnya tidak berperilaku sebagai gas yang ideal, kerana keadaan tekanan dan suhu jauh dari yang ditetapkan dalam model itu.

Sistem astrofizik seperti Matahari jauh dari ideal, kerana variasi suhu dan tekanan muncul di lapisan bintang dan sifat-sifat jirim berubah seiring berkembangnya dari masa ke masa.

Campuran gas ditentukan secara eksperimen dengan peranti yang berbeza, seperti penganalisis Orsat. Untuk gas ekzos terdapat penganalisis mudah alih khas yang berfungsi dengan sensor inframerah.

Terdapat juga alat yang mengesan kebocoran gas atau dirancang untuk mengesan gas tertentu secara khusus, digunakan terutamanya dalam proses industri.

Gambar 2. Penganalisis gas kuno untuk mengesan pelepasan kenderaan, khususnya pelepasan karbon monoksida dan hidrokarbon. Sumber: Wikimedia Commons.

Gas dan isi padu komponen yang ideal

Hubungan penting antara pemboleh ubah dalam campuran dapat diperoleh dengan menggunakan hukum Amagat. Bermula dari persamaan keadaan gas yang ideal:

Seterusnya, isipadu komponen i campuran diselesaikan, yang kemudian boleh ditulis seperti berikut:

Di mana n _i mewakili bilangan mol gas yang terdapat dalam campuran, R adalah pemalar gas, T _m adalah suhu campuran dan P _m tekanan campuran . Bilangan mol ni adalah:

Sementara untuk campuran lengkap, n diberikan oleh:

Membahagi ungkapan untuk atau dengan yang terakhir:

Menyelesaikan V _i :

Oleh itu:

Di mana x _i dipanggil pecahan tahi lalat dan merupakan kuantiti tanpa dimensi.

Fraksi mol setara dengan pecahan isipadu V _i / V dan dapat ditunjukkan bahawa ia juga setara dengan pecahan tekanan P _i / P.

Untuk gas sebenar, persamaan keadaan lain yang sesuai mesti digunakan atau faktor pemampatan atau faktor mampatan Z mesti digunakan. Dalam kes ini, persamaan keadaan untuk gas ideal mesti dikalikan dengan faktor ini:

Latihan

Latihan 1

Campuran gas berikut disediakan untuk aplikasi perubatan: 11 mol nitrogen, 8 mol oksigen dan 1 mol karbon dioksida. Hitung isipadu separa dan tekanan separa setiap gas yang terdapat dalam campuran, jika mesti mempunyai tekanan 1 atmosfer dalam 10 liter.

1 suasana = 760 mm Hg.

Penyelesaian

Campuran tersebut dianggap sesuai dengan model gas yang ideal. Jumlah tahi lalat adalah:

Fraksi mol setiap gas adalah:

-Nitrogen: x _Nitrogen = 11/20

-Oksigen: x _Oksigen = 8/20

-Anhidrida karbon: x Anhidrida _karbon = 1/20

Tekanan dan isipadu separa setiap gas dikira masing-masing sebagai berikut:

-Nitrogen: P _N = 760 mm Hg. (11/20) = 418 mm Hg; V _N = 10 liter. (11/20) = 5.5 liter.

-Oksigen: P _O = 760 mm Hg (8/20) = 304 mm Hg;. V _N = 10 liter. (8/20) = 4.0 liter.

-Anhidrida karbon: P _A-C = 760 mm Hg. (1/20) = 38 mm Hg; V _N = 10 liter. (1/20) = 0.5 liter.

Sesungguhnya, dapat dilihat bahawa apa yang dikatakan pada awalnya adalah benar: bahawa isipadu campuran adalah jumlah isi parsial:

Latihan 2

50 mol oksigen dicampurkan dengan 190 mol nitrogen pada 25 ° C dan satu atmosfera tekanan.

Terapkan undang-undang Amagat untuk mengira jumlah isi campuran, menggunakan persamaan gas yang ideal.

Penyelesaian

Mengetahui bahawa 25 ºC = 298.15 K, 1 atmosfera tekanan sama dengan 101325 Pa dan pemalar gas dalam Sistem Antarabangsa ialah R = 8.314472 J / mol. K, isipadu separa adalah:

Kesimpulannya, isi padu campuran adalah:

Rujukan

1. Borgnakke. 2009. Asas Termodinamik. Edisi ke-7. Wiley and Sons.
2. Cengel, Y. 2012. Termodinamik. Edisi ke-7. Bukit McGraw.
3. LibreTexts Kimia. Hukum Amagat. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org.
4. Engel, T. 2007. Pengantar Fisikokimia: Termodinamik. Pearson.
5. Pérez, S. Gas sebenar. Dipulihkan dari: depa.fquim.unam.mx.