Газовые смеси. Способы их задания. Закон Дальтона

В практике чаще приходиться встречаться не с чистыми газами, а с их механическими смесями; одной из самых важных смесей является воздух, представляющий собой смесь азота и кислорода, с небольшой примесью аргона, углекислоты и водяного пара. Большое значение имеют такие газовые смеси, как природный газ (метан и другие углеводороды), продукты сгорания топлив (диоксид углерода, азот, водяной пар и т.п.).

Под газовой смесью понимается смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объём смеси.

Для проведения расчетов с газовыми смесями необходимо установить параметры, характеризующие их состояние. Пусть имеется смесь из идеальных газов. Температура газовой смеси , давление её , объём ; массы газов, находящихся в смеси, равны соответственно , ,..., ; количества веществ отдельных компонентов смеси , , …., .

Если смесь находится в равновесии, то, несомненно, температура всех газов одинакова и равна температуре смеси cм. В равновесном состоянии молекулы каждого газа рассеяны равномерно по всему объёму смеси, т.е. имеют свою определенную концентрацию и, следовательно, свое давление , называемое парциальным.

Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объёме и при той же температуре, что и в смеси.

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

(16)

Этот закон был установлен Дальтоном в 1801 г.

Все зависимости, полученные для идеальных газов, справедливы и для их смесей, если в них подставить газовую постоянную () и молекулярную (молярную) массу ().