Поняття про газову суміш

Міністерство аграрної політики України

Роменський коледж Сумського НАУ

Реферат з предмету: «Теплотехніка і гідравліка»

на тему: «Поняття про газову суміш»

Ромни 2010

Поняття про газову суміш

Робоче тіло часто є сумішшю кількох газів (компонентів). Так, наприклад, у двигунах внутрішнього згоряння робочим тілом є продукти згоряння, до складу яких входять водень, кисень, окис вуглецю,, азот, вуглекислота і пари води.

Нехай усі складові частини газової суміші мають однакові температури і об'єми. Коли вважати, що кожний компонент, який входить до складу суміші, підлягає рівнянню стану ідеального газу, як і вся суміш у цілому, то тиски окремих компонентів, які є в суміші й хімічно не реагують між собою, підлягають закону Дальтона, згідно з яким тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків окремих компонентів суміші:

Р = Р1 + Р2 + … + Рn,

де Р1, P 2, … Рп - парціальні тиски компонентів суміші.

Парціальним називають тиск компонента газової суміші, який чинив би цей компонент, якби він один перебував при температурі суміші в усьому об'ємі, зайнятому сумішшю. Закон Дальтона справедливий лише для ідеальних газів.

СПОСОБИ ЗАДАННЯ СУМІШІ

Склад робочої суміші газів визначається масою (чи об'ємом) кожної складової, що входить до суміші. Склад суміші звичайно задають масовими або об'ємними частками. Коли суміш масою М складається з п компонентів, то масові частки £ окремих компонентів у суміші за визначенням дорівнюють:

g1 = M1/M; g2 = M2/M;…; g n = Мп/М

де М1, М2,…, Мп - маси окремих компонентів, що утворюють суміш. Очевидно, що сума мас окремих компонентів газової суміші дорівнює масі всієї суміші:

М1 + М2 +... + Мп = М.

Ця рівність називається рівнянням масового складу газової суміші. З рівнянь 2 та 3 видно, що сума масових часток окремих компонентів газової суміші дорівнює одиниці

g 1 + g 2 +… + g n = 1.

Цю рівність називають рівнянням відносного масового складу газової суміші.

Коли суміш, що складається з п компонентів, має об'єм V, то об'ємні частки r компонентів у суміші визначають з рівностей:

r 1 = V 1/V; r 2 = V 2/V; … r n = V n/V,

де V1, V2, Vn - парціальні об'єми компонентів, що входять до складу суміші.

Парціальним називають об'єм компонента, який входить до складу суміші, при температурі і тиску суміші. Очевидно, що сума парціальних об'ємів компонентів газової суміші дорівнює повному об'єму суміші. Рівняння об'ємного складу суміші має вигляд

V 1 + V 2 +... + V n = V.

Сума об'ємних часток компонентів газової суміші дорівнює одиниці

r 1 + r2 +... +rп=1.

Рівняння називають рівнянням відносного об'ємного складу.

ВЛАСТИВОСТІ СУМІШІ

Якщо задано склад суміші й відомі термодинамічні властивості компонентів газової суміші (наприклад, газові сталі та відносні молекулярні маси), а також загальний тиск суміші, то можна визначити термодинамічні властивості суміші.

Розглянемо газову суміш, що складається з трьох компонентів і задана за масою. Визначимо газову сталу суміші, уявну відносну молекулярну масу, питомий об'єм і густину. Напишемо для кожного компонента газової суміші рівняння Клайперона:

p1V = М1 R1 Т; p2V = М2 R2 Т; p3V = М3 R3 Т,

де р1, р2, р3 - парціальні тиски компонентів газової суміші; V - об'єм суміші; М1, М2, М3 - маси компонентів газової суміші; Т - абсолютна температура, однакова для всіх компонентів; R 1 R 2 R 3 - питомі газові сталі компонентів у суміші.

Підсумовуючи ці вирази, дістаємо

(р1 + р2+ р3)V = (М1R1 + М2R2+ М3R3) Т.

Проте, за законом Дальтона,

Р1 + Р2 + Рз = р;

тоді, замінивши суму парціальних тисків компонентів тиском суміші, дістанемо

рV = (М1R1 + М2R2 + М3R3).

Використовуючи масові частки g1, g2, g3 згідно з рівністю 2, перетворимо рівняння до вигляду

рV = М(g1R1 + g2R2 + g3R3 )Т.

Вираз у дужках правої частини рівняння є для цієї газової суміші характерною сталою. Позначивши її через запишемо рівняння стану газової суміші в такій самій формі, як і для чистих газів

рV = МRТ.

З цих двох рівнянь очевидно, що газову сталу R суміші можна визначити з рівності

R = g1R1 + g2R2 + g3R3 = ( g1 /μ1 + g2 /μ2 + g3 /μ3 )R0.

З урахуванням рівності 2 вираз 11 для R можна записати у вигляді

Використовуючи газову сталу суміші R можна побудувати зручну формулу, яка пов'язує парціальні об'ємні ri та масові gi частки і-го компонента суміші. Згідно з означенням парціального об'єму маємо

pV i = M i R i T,

де індекс і = 1, 2, З і належить до будь-якого з газів суміші.

Розділивши обидві частини цього рівняння на рівність 10 з урахуванням виразів 2 та 5 дістанемо шукане співвідношення

r i = g i R i /R.

Значення питомої газової сталої R для будь-якого газу можна визначити за його молярною масою μ Проте суміш газів не має єдиного істинного значення молярної маси, оскільки кожний газ у суміші має свою молярну масу. Тому її значення для суміші, що визначається із співвідношення (5.9), називають позірною молярною масою.

μ= 8314/R

Цю величину розглядають як справжню молярну масу уявного однорідного газу, загальна маса і число молекул якого дорівнюють відповідно масі і числу молекул суміші. Уявну молярну масу нази

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать