Запитання до самоконтролю і повторення

1. Засоби визначення складу газової суміші та зв'язок між ними.

2. Основні закони суміші ідеальних газів.

3. Як визначаються молекулярна маса та газова стала суміші?

4. Рівняння стану суміші ідеальних газів.

Приклади розв'язування задач

Задача 1.

Газова суміш задана масовими частками: вуглекислого газу - 25%, кисню - 25% та азоту - 50%. При температурі 650° С та тиску 0,12 МПа вона має об'єм 4 м³. Суміш охолоджують при постійному тиску до 150° С. Визначити масу суміші та відведену кількістьтеплоти.

Дано: g(CО₂) = 25% - 0,25; g(O₂) =25% - 0.25; g(N₂) = 50% = 0,50; t₁ = 650°С; Т₁ = 923 К; р₁ = р₂ = 0,12 МПа = 1,2 * 10⁵Па; V₁ = 4м³; T₂ = 150°С; Т₂ = 423 К.

Знайти: m, Q

Розв'язання

3 рівняння стану

рv = mRТ

знайдемо

Питома газова стала суміші

,

- питома газова стала компонентів суміші,

Дж/(кг К),

Дж/(кг К),

ДЖ/(кг К),

ДЖ/(кг К),

кг.

Кількість теплоти:

,

Дж/(кгК),\

Дж/(кг К),

ДЖ/(кг К),

ДЖ/(кг К),

Дж/(кгК).

кДж.

Задача 2

Газова суміш задана об'ємними частками: вуглекислого газу - 20%, азоту - 68%, кисню - 12%. Початкові параметри стану суіміші: тиск - 0,14 МПа, температура - 140°С. Визначити молярну масу, питому сталу, густину и питомий об'єм суміші.

Дано: r(СО₂) = 20% = 0,20; r(N₂) = 68% = 0,68; r(О₂)-12% = 0,]2; Р₁= 0,14 МПа =1,4 * 10⁵Па; t₁=140°С T₁=413 K.

Знайти: µ_cм, R_cм, v_cм, ρ_cм.

Розв'язання

Молярна маса суміші:

Питома газова стала:

.

Густину суміші знаходимо з рівняння стану р V = m R Т:

.

Питомий об'єм суміші:

.

Задача 3

Генераторний газ складається з наступних об'ємних часток: Н₂=18%, СО=24%, СО₂=6%, N₂=52%. Визначити газову сталу генераторного газу та масову частку газів, що входять до його складу.

Дано: r(Н₂)=0.18; µ(Н₂)=2 кг/кмоль; r(СО)=0.24; µ(СО)=28 кг/кмоль; r(СО₂)=0.06; µ(СО₂)=44 кг/кмоль; r(Н₂)=0.52; µ(N₂)=28 кг/кмоль.

Знайти: R_см -?, g_i - ?

Розв'язання

Газова стала суміші:

Молярна маса суміші:

Масові частки газів:

.

Задачі для самостійного розв'язування

Задача 1

Газова суміш масою 10 кг складаєгься з 6 кг азоту, 1 кг- вуглекнслого газу та 3 кг окису вуглецю. Початковий стан суміші: тиск Р₁ = 2 МПа, температура t₁ = 37°С. У процесі при Т=const суміш розширюється до тиску Р₂ = 0,5 МПа. Визначити роботу розширення суміші L, кількість підведеної тенлоти Q, об'єм V₂, до якого розшириться газова суміш, а також парціальний тиск газів, що входять у суміш у початковому стані.

Задача 2

Газова суміш, що складасться з кисню та азоту, при тиску Р₁=1МПа мае об'см V₁=0,5 м³ та масу m=5 кг. Парціальний об'єм кисню V(О₂) = 0,2 м³, а азоту V(N₂) = 0,3 м³. Над сумішю виконується ізохорний процес з підводом тсплоти Q = 1000 кДж. Визначити термодинамічні параметри суміші у початковому та кінцевих станах. Зобразити графічно процес у pv- та Тs- діаграмах.

Задача 3

Маса газової суміші m= 25 кг. Об'ємні частки газової суміші, %: N₂ = 79, О₂ = 21. Суміш нагрівається при постійному об'ємі V₁=20 м³ вiд температури t₁=50°С до температуря t₂ =250 °С, а потім охолоджуеться при постійному тиску до початкової температури tз=t₁. Визначити кінцевий тиск та об'єм суміші, величину роботи та кількість теплоти, що беруть участь у процесах, а також зміну ентропії 1 кг суміші. Розрахунок ілюструвати зображенням прцесіву pv- та Тs- діаграмах.

Задача 4

Суміш, що складаеться з СО₂ та СО, задана масовими частками g(СО₂) = 0,5 та g(СО) = 0,5. Маючи початкові параметри - тиск Р₁= 0, 5 МПа та температуру t₁= 27 С, суміш розширюсться при поспйному тиску до об'ему V₂= 4V₁. Визначити газову постійну суміші, її початковий об'єм V₁, параметри сумішіу кінцевому стані змінення внутрішньої енергії, ентальпії, ентропії, теплоту та роботу розширення у процесі 1-2, якщо маса суміші m = 4 кг. Зобразити графічно процес у pv- та Тs- діаграмах.

Задача 5

Суміш, що складаеться з m₁=5 кг азоту та m₂=15 кг водню, маючи початков іпараметри – тиск Р₁ = 5 МПа та температуру t₁ = 27 °С, розширюється при постійному тиску до об'єму V₂ = 5V₁, потім суміш розширюється у процесі pvⁿ = соnst до об'ему Vз= 11V₂, n=1,25. Визначити газову сталу суміші, і початковий об'єм V₁, густину ρ при нормальних умовах (t=0 °С, р=10⁵ Па), параметри суміші у станах 2 та 3, зміну внутрішньої енергії, ентальпії, ентропії, кількість теплоти та роботу розширення у процесах 1-2 та 2-3. Зобразити графічно процеси у pv- та Тs- координатах.