Газовой смесью называют механическую смесь нескольких газов, химически не взаимодействующих между собой

Каждый из газов называют компонентом (чистым веществом) и он ведёт себя так, как если бы другие газы в смеси отсутствовали.

Компонентом называют вещество, все молекулы которого одинаковы. Например: , С  и т.д. Структура чистых веществ в смесях предполагается неизменяемой, в частности молярная масса в процессе смесеобразования у компонентов не меняется.

 

1.3.2. Состав смесей. Закон Дальтона.

 Состав смесей можно выражать массовыми, мольными долями, а в газовой смеси ещё и объёмными долями компонентов смеси.

Массовой долей (концентрацией) компонента смеси называют величину, равную отношению массы данного компонента к массе всей смеси.                           Если смесь состоит из n компонентов, то               (3.1)                              где  массовые доли компонентов, очевидно                                                   m₁+ + + =m                                                                   разделив на m, получим

 или

     (3.2)

Всегда сумма всех массовых долей компонентов, составляющих смесь, равна единице.  (3.2) используется в качестве контрольного уравнения.

Молярной долей (концентрацией) компонента в смеси называют величину, равную отношению количества вещества компонента к количеству вещества смеси (отношение числа молей компонента к числу молей смеси).

Аналогично предыдущему запишем

                , где    (3.3)

– мольная концентрация итого компонента;

, –число молей компонента и смеси соответственно.

                 =1                   (3.4)

Взаимосвязь между массовыми и мольными концентрациями

Разделим (3.1) на (3.3)

                 , учитывая, что

   , где – молярная масса  итого компонента и средняя молярная масса смеси, тогда

                    

или = или       (3.5)

суммируя (3.5) по всем компонентам и учитывая (3.2) и (3.4) находим

                                         (3.6)

                                         (3.7)

Данные уравнения позволяют определить молярную массу смеси, которую называют кажущейся, т.к. на самом деле её не существует. Она необходима для определения удельной газовой постоянной смеси Rсм.

            =                (3.8)

В термодинамических расчётах реальные газы, входящие в смесь с относительно небольшими давлениями, рассматриваются как идеальные газы, при этом и сама смесь тоже рассматривается как идеальный газ, подчиняющийся закону Клайперона.

Считается, что эта смесь подчиняется также закону диффузионного равновесия, который сформулировал в 1809 году английский химик Дальтон «Каждый компонент газовой смеси распространён во всём объёме смеси при давлении, которое он развивал бы, занимая объём без участия других компонентов при температуре смеси».

  Такое давление называют парциальным.

Давление смеси определится по формуле

        = + + =      (3.9)

Для газовой смеси, подчиняющейся закону Дальтона, справедливы следующие положения:

–каждый компонент имеет температуру смеси;

–каждый компонент распространён по всему объёму смеси;

–каждый газ в смеси подчиняется своему уравнению состояния;

–смесь в целом условно является как бы новым газом, подчиняющимся своему уравнению состояния.

Запишем уравнение Клайперона–Менделеева для компонента и смеси в целом, разделим их друг на друга

       V= Т

       =

        =   отсюда

         =                   (3.10)

 

 

Рассмотрим смесь двух газов, которые находятся под парциальными давлениями р₁ и р₂, сама смесь имеет давление Рсм.

 

     Разделим компоненты внутри сосуда, т.е. приведём их давления к давлению смеси при температуре смеси.

 

 Объёмы компонентов уменьшатся до так называемых приведённых объёмов.

Приведёнными объёмами являются V₁иV₂ Приведённым объёмом называется объём компонента смеси при давлении и температуре смеси..