double arrow

ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ЗАДАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ


 

4.1. Цель работы

 

Получить понятие о том, что собой представляет газовая смесь, что такое парциальное давление газов и чему равно общее давление газовой смеси, какими способами ее можно задавать.

4.2. Задачи работы

 

Определить параметры газовой смеси. Выполнить пересчет из одного способа задания газовой смеси в другой.

 

4.3. Теоретические положения

 

Под газовой смесью понимается смесь газов, не вступающих между собой в химические реакции. Составляющие смесь отдельные газы называются компонентами. Каждый компонент смеси распространяется по всему объему смеси.

Давление, которое имел бы каждый компонент, входящий в состав смеси, если бы он находился один в том же объеме и при той же температуре, что и смесь, называется парциальным давлением компонента (от латинского pars - часть).

По закону Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений ее компонентов, т.е.:

, Па (4.1)

где Р1,2,…,n – парциальные давления газов, составляющих данную смесь, Па;

 

Итак, каждый компонент смеси, занимая весь объем смеси, находится под своим парциальным давлением. Но если этот компонент поместить под давлением РСМ при той же температуре смеси ТСМ, то он займет объем Vi меньший, чем объем VCM. Этот объем Vi называют приведенным или парциальным.

Объем смеси равен сумме парциальных объемов ее компонентов:

(4.2)

где VCM – полный объем смеси газов, м3;

V1, V2,...,Vn – объемы компонентов смеси при РСМ и ТСМ.

 

Состав газовой смеси чаще всего задается массовым или объемным способом.

Массовой долей каждого компонента называется отношение массы данного компонента к массе всей смеси:

(4.3)

где mi – масса данного компонента, кг;

mСМ – масса всей смеси, содержащая «n» компонентов, кг.

 

Очевидно, что сумма массовых долей компонентов входящих в смесь, всегда равна единице:

 

(4.4)

Объемной долей компонента называется отношение парциального объема данного компонента Vi к объему всей смеси VCM:

(4.5)

Очевидно, что сумма объемных долей компонентов, входящих в смесь, всегда равна единице:

 

(4.6)

 

Для упрощения расчетов газовую смесь условно заменяют газом, состоящим из однородных одинаковых по массе молекул, который по числу молекул и массе эквивалентен газовой смеси. Для решения практических задач по газовым смесям введено понятие о кажущейся или средней молекулярной массе газовой смеси:

(4.7)

где μi – молекулярная масса отдельного газа в смеси, кг/кмоль (см. приложение 2).

Для пересчета из одного состава в другой используют следующие формулы:

(4.8)

(4.9)

Для определения газовой постоянной смеси используют следующую формулу:

, кДж/(кг∙К) (4.10)

где Ri – индивидуальная газовая постоянная отдельного компонента в смеси, кДж/кг·К (см. приложение 2)

Парциальное давление отдельного компонента определяют по формуле:

, Па (4.11)

Плотность газовой смеси определяют:

, кг/м3 (4.12)

где ρi – плотность отдельного газа, входящего в смесь, кг/м3 (см. табл. 3.1, стр. 27).

 

Для расчета параметров состояния газовой смеси, состоящей из идеальных компонентов, можно использовать уравнение Клапейрона-Менделеева:

 

РСМ∙VСМ = mсм∙RCM ∙ТСМ (4.13)

4.4. Порядок выполнения работы

 

1) Получить у преподавателя исходные данные: состав газовой смеси, значение давления газовой смеси.

2) Используя формулы (4.4) или (4.5) определить массовые или объемные доли компонентов. Выполнить проверку по формулам (4.4) или (4.6).

3) Используя формулы (4.8) или (4.9) сделать пересчет из одного способа задания состава в другой. Выполнить проверку по формулам (4.4) или (4.6)

4) Определить молекулярную массу газовой смеси, используя формулу (4.7).

5) Определить парциальные давления газов, входящих в смесь по формуле (4.11)

6) Определить плотность газовой смеси по формуле (4.12).

 


4.5. Оформление отчета

 

Отчет по работе должен включать цель работы, задачи работы, результаты вычислений.

 

4.6. Контрольные вопросы

 

1) Что называют газовой смесью?

2) Что такое парциальное давление газа, входящего в смесь?

3) Что гласит закон Дальтона?

4) Какими способами можно задавать газовую смесь?

5) Что такое кажущаяся молекулярная масса газовой смеси?

 


Сейчас читают про: