अमागाट का नियम: स्पष्टीकरण, उदाहरण, अभ्यास - रसायन विज्ञान - 2025

Amagat की विधि कहा गया है कि गैसों का मिश्रण की कुल मात्रा आंशिक मात्रा की राशि प्रत्येक गैस कि शामिल होगा, अगर अकेले और दबाव और मिश्रण के तापमान के बराबर है।

इसे आंशिक या योगात्मक खंडों के नियम के रूप में भी जाना जाता है और इसका नाम फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और रसायनशास्त्री एमिल हिलैरे अमगत (1841-1915) के कारण है, जिन्होंने 1880 में पहली बार इसे तैयार किया था। यह आंशिक दबावों के कानून के लिए मात्रा में समान है डाल्टन का।

वायुमंडल में और गुब्बारों में हवा को एक आदर्श गैस मिश्रण के रूप में माना जा सकता है, जिससे अमागाट का नियम लागू किया जा सकता है। स्रोत: PxHere

दोनों कानून आदर्श गैस मिश्रण में सटीक रूप से स्थित हैं, लेकिन वास्तविक गैसों पर लागू होने पर वे अनुमानित होते हैं, जिसमें अणुओं के बीच बल एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। दूसरी ओर, जब आदर्श गैसों की बात आती है, तो आणविक आकर्षक बल नगण्य होते हैं।

सूत्र

गणितीय रूप में, अमगत का नियम रूप लेता है:

V _T = V ₁ + V ₂ + V ₃ +…। = (वी _आई (टी _एम, पी _एम)

जहाँ V अक्षर मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, जहाँ V _T कुल आयतन है। योग चिन्ह एक संकेतन के रूप में कार्य करता है। T _m और P _m क्रमशः मिश्रण का तापमान और दबाव है।

प्रत्येक गैस का आयतन V _{i होता है} और इसे घटक आयतन कहा जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ये आंशिक वॉल्यूम गणितीय सार हैं और वास्तविक मात्रा के अनुरूप नहीं हैं।

वास्तव में, अगर हम कंटेनर में मिश्रण में केवल एक गैस को छोड़ देते हैं, तो यह कुल मात्रा पर कब्जा करने के लिए तुरंत विस्तार करेगा। हालांकि, अमागाट का कानून बहुत उपयोगी है, क्योंकि यह गैस मिश्रण में कुछ गणनाओं की सुविधा देता है, विशेष रूप से उच्च दबाव पर अच्छे परिणाम देता है।

उदाहरण

गैस मिश्रण प्रकृति में प्रचुर मात्रा में है, जिसके साथ शुरू करने के लिए, जीवित प्राणी कम अनुपात में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य गैसों के मिश्रण को सांस लेते हैं, इसलिए यह एक बहुत ही दिलचस्प गैस मिश्रण है।

यहाँ गैस मिश्रण के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

-पृथ्वी के वायुमंडल में हवा, जिसका मिश्रण विभिन्न तरीकों से या तो एक आदर्श गैस के रूप में या वास्तविक गैसों के लिए एक मॉडल के साथ बनाया जा सकता है।

-गस इंजन, जो आंतरिक दहन होते हैं, लेकिन गैसोलीन का उपयोग करने के बजाय वे एक प्राकृतिक गैस-वायु मिश्रण का उपयोग करते हैं।

कार्बन मोनोऑक्साइड-डाइऑक्साइड मिश्रण जो गैसोलीन इंजन निकास पाइप के माध्यम से बाहर निकलता है।

-हाइड्रोजन-मीथेन संयोजन जो गैस के विशाल ग्रहों में फैलता है।

इंटरस्टेलर गैस, एक मिश्रण जिसमें ज्यादातर हाइड्रोजन और हीलियम होते हैं जो तारों के बीच की जगह को भरते हैं।

औद्योगिक स्तर पर गैसों के विविध मिश्रण।

बेशक, ये गैसीय मिश्रण आमतौर पर आदर्श गैसों के रूप में व्यवहार नहीं करते हैं, क्योंकि दबाव और तापमान की स्थिति उस मॉडल में स्थापित से बहुत दूर है।

सूर्य जैसी खगोलीय प्रणालियाँ आदर्श से बहुत दूर हैं, क्योंकि तापमान में परिवर्तन और दबाव तारे की परतों में दिखाई देते हैं और समय के साथ विकसित होने पर पदार्थ के गुण बदल जाते हैं।

गैस मिश्रण अलग-अलग उपकरणों के साथ प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किए जाते हैं, जैसे ऑर्सेट विश्लेषक। निकास गैसों के लिए विशेष पोर्टेबल विश्लेषक हैं जो अवरक्त सेंसर के साथ काम करते हैं।

ऐसे उपकरण भी हैं जो गैस लीक का पता लगाते हैं या विशेष रूप से औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले कुछ गैसों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

चित्रा 2. वाहन उत्सर्जन, विशेष रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन का पता लगाने के लिए पुराने जमाने के गैस विश्लेषक। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

आदर्श गैसों और घटक संस्करणों

मिश्रण में चर के बीच महत्वपूर्ण संबंधों को अमागाट के कानून का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। राज्य के आदर्श गैस समीकरण से शुरू:

अगला, मिश्रण के एक घटक i का आयतन हल किया गया है, जिसे बाद में इस प्रकार लिखा जा सकता है:

जहाँ n _i मिश्रण में मौजूद गैस के मोल्स की संख्या को दर्शाता है, R गैस स्थिर है, T _m मिश्रण का तापमान है और P _m मिश्रण का दबाव है। मोल नी की संख्या है:

संपूर्ण मिश्रण के लिए, n द्वारा दिया गया है:

न ही बाद के लिए अभिव्यक्ति को विभाजित करना:

वी _{i के} लिए हल:

इस प्रकार:

जहां x _i को मोल अंश कहा जाता है और यह एक आयाम रहित मात्रा है।

मोल अंश वॉल्यूम भिन्न _I / V के बराबर है और यह दिखाया जा सकता है कि यह दबाव अंश P _i / P के बराबर है ।

वास्तविक गैसों के लिए, राज्य के एक अन्य उपयुक्त समीकरण का उपयोग किया जाना चाहिए या संपीड़ितता कारक या संपीड़न कारक Z का उपयोग किया जाना चाहिए। इस मामले में, आदर्श गैसों के लिए राज्य के समीकरण को इस कारक से गुणा किया जाना चाहिए:

अभ्यास

अभ्यास 1

निम्नलिखित गैस मिश्रण एक चिकित्सा अनुप्रयोग के लिए तैयार किया गया है: नाइट्रोजन के 11 मोल, ऑक्सीजन के 8 मोल और कार्बन डाइऑक्साइड के 1 मोल। मिश्रण में मौजूद प्रत्येक गैस के आंशिक संस्करणों और आंशिक दबावों की गणना करें, अगर इसमें 10 लीटर में 1 वातावरण का दबाव होना चाहिए।

1 वातावरण = 760 मिमी एचजी।

उपाय

मिश्रण को आदर्श गैस मॉडल के अनुरूप माना जाता है। मोल्स की कुल संख्या है:

प्रत्येक गैस का मोल अंश है:

-नट्रोजन: x _{नाइट्रोजन} = 11/20

-ऑक्सीजन: x _{ऑक्सीजन} = 8/20

-कार्बोनिक एनहाइड्राइड: एक्स _{कार्बोनिक एनहाइड्राइड} = 1/20

प्रत्येक गैस के दबाव और आंशिक मात्रा की गणना क्रमशः की जाती है:

-नाइट्रोजन: पी _एन = 760 मिमी एचजी (11/20) = 418 मिमी एचजी; वी _एन = 10 लीटर। (11/20) = 5.5 लीटर।

-ऑक्सीजन: पी _ओ = 760 मिमी एचजी (8/20) = 304 मिमी एचजी; वी _एन = 10 लीटर। (8/20) = 4.0 लीटर।

-कार्बोनिक एनहाइड्राइड: पी _ए-सी = 760 मिमी एचजी (1/20) = 38 मिमी एचजी; वी _एन = 10 लीटर। (1/20) = 0.5 लीटर।

वास्तव में, यह देखा जा सकता है कि शुरुआत में जो कहा गया था वह सच है: मिश्रण की मात्रा आंशिक मात्रा का योग है:

व्यायाम २

25 डिग्री सेल्सियस पर 190 मोल नाइट्रोजन के साथ ऑक्सीजन का 50 मोल मिलाया जाता है और दबाव का एक वातावरण होता है।

आदर्श गैस समीकरण का उपयोग करके मिश्रण की कुल मात्रा की गणना करने के लिए अमागाट के नियम को लागू करें।

उपाय

यह जानते हुए कि 25 =C = 298.15 K, दबाव का 1 वातावरण 101325 Pa के बराबर है और अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में गैस स्थिर R = 8.314472 J / mol है। K, आंशिक खंड हैं:

निष्कर्ष में, मिश्रण की मात्रा है:

संदर्भ

1. Borgnakke। 2009. ऊष्मप्रवैगिकी के बुनियादी ढांचे। 7 वां संस्करण। विली एंड संस।
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5. पेरेज़, एस। रियल गैस। से बरामद: depa.fquim.unam.mx