La ley de Amagat o Ley de los volúmenes parciales describe el comportamiento y las propiedades de mezclas de gases ideales (así como algunos casos de gases no ideales). De uso en química y termodinámica .
Descripción general
La ley de Amagat establece que el volumen extenso V = Nv de una mezcla de gases es igual a la suma de los volúmenes V i de los gases componentes K , si la temperatura T y la presión p permanecen iguales: [1] [2]
Ésta es la expresión experimental del volumen como una cantidad extensiva . Lleva el nombre de Emile Amagat .
Según la ley de Amagat del volumen parcial, el volumen total de una mezcla de gases que no reacciona a temperatura y presión constantes debe ser igual a la suma de los volúmenes parciales individuales de los gases constituyentes. Así que si se consideran los volúmenes parciales de componentes en la mezcla gaseosa, luego el volumen total estaría representado como:
Tanto las leyes de Amagat como las de Dalton predicen las propiedades de las mezclas de gases. Sus predicciones son las mismas para los gases ideales . Sin embargo, para gases reales (no ideales), los resultados difieren. [3] La ley de Dalton de las presiones parciales supone que los gases de la mezcla no interactúan (entre sí) y que cada gas aplica independientemente su propia presión , cuya suma es la presión total. La ley de Amagat supone que los volúmenes de los gases componentes (nuevamente a la misma temperatura y presión) son aditivos; las interacciones de los diferentes gases son las mismas que las interacciones promedio de los componentes.
Las interacciones se pueden interpretar en términos de un segundo coeficiente virial , B (T), para la mezcla. Para dos componentes, el segundo coeficiente virial de la mezcla se puede expresar como:
donde los subíndices se refieren a los componentes 1 y 2, las X son las fracciones molares y las B son los segundos coeficientes del virial . El término cruzado, B 1,2 , de la mezcla viene dado por:
- ( Ley de Dalton )
y
- (Ley de Amagat).
Cuando los volúmenes de cada gas componente (misma temperatura y presión) son muy similares, entonces la ley de Amagat se vuelve matemáticamente equivalente a la ley de Vegard para mezclas sólidas.
Mezcla de gas ideal
Cuando la ley de Amagat es válida y la mezcla de gases está formada por gases ideales :
dónde:
- es la presión de la mezcla de gases,
- es el volumen del componente i de la mezcla de gases,
- es el volumen total de la mezcla de gases,
- es la cantidad de sustancia del componente i de la mezcla de gases (en mol ),
- es la cantidad total de sustancia de la mezcla de gases (en mol ),
- es la constante de gas ideal o universal, igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro ,
- es la temperatura absoluta de la mezcla de gases (en K ),
- es la fracción molar del componente i de la mezcla de gases.
De ello se deduce que la fracción molar y la fracción volumétrica son iguales. Esto también es cierto para otras ecuaciones de estado .