Тема 6. Смеси идеальных газов

Все зависимости, полученные выше для идеальных газов, справедливы и для их смесей, если в них подставлять газовую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость смеси.

Закон Дальтона. Газообразные вещества, близкие по свойствам к идеальным газам и представляющие собой механическую смесь отдельных компонентов различных газов, химически не реагирующие между собой, называются газовыми смесями. В качестве примера можно назвать продукты сгорания топлива в ДВС, топках печей и паровых котлов и т. п.

Основным законом, определяющим поведение газовой смеси, является закон Дальтона: полное давление смеси идеальных газов равно Сумме парциальных давлений всех входящих в нее компонентов:

(68)

Парциальное давление р_i – давление, которое бы имел газ, если бы он один при той же температуре занимал весь объем смеси.

Способы задания смеси. Состав газовой смеси может быть задан массовыми, объемными и мольными долями.

Массовой доле называется отношение массы отдельного компонента М_i к массе смеси М:

g_i =М _i/М (69)

Очевидно, что и .

Объемная доля представляет собой отношение приведенного объема газа V_i к полному объему смеси V:

r_i = V_i^/ V (70)

Приведенным называется объем, который занимал бы компонент газа, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси:

V_i =Vр_i/р (71)

Мольной долей называется отношение количества молей N_i рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси N.

В соответствии с законом Авогадро объемы моля любого газа при одинаковых р и Т, в частности при температуре и давлении смеси, в идеально газовом состоянии одинаковы. Поэтому приведенный объем любого компонента может быть вычислен как произведение объема моля V_μ на число молей этого компонента, т. е. V_i = V_μN_i, а объем смеси – по формуле V = V_μN. Тогда V_i / V= r_iN_i/N, и следовательно, задание смеси идеальных газов мольными долями равнозначно заданию ее объемными долями.