6.2. Приклади розрахунків.
Приклад 1.
В колбу ємністю 6,0 дм3 під вакуумом звели по 1г води і гексану, які нагріті до 250° С. Який тиск буде в колбі?
Розв'язок.
Загальний тиск розраховується по формулі:
Ρзаг. = Ρн2о + ΡС6Н14
а) парціальний тиск води дорівнює:
Ρн2о
= nн2о
·
б) парціальний тиск гексану
ΡС6Н14 = nС6Н14 ·
Тоді
Ρзаг. = nн2о · + nС6Н14· ;
n = m/М, підставимо в рівняння
Ρсум.
= (
+
)·
;
Підставимо числові значення:
Ρсум.
= (
)·(
)
= 50800 Н/м²
Приклад 2
Кисень, який знаходиться в балоні ємкістю 20дм3 під тиском 12 Мн/м2 ,
витрачається на спалювання з калориметричних бомбах. На скільки спа-
лювань вистачить цього кисню, якщо об'єм бомби 350см3. а тиск-2,5
МН/м2ї
Розв' язок.
Позначимо через X - кількість спалювань;
V1 - об’єм калориметричної бомби.
1) Кількість кисню, що необхідна на все спалювання становить:
хn1
= х·
; хn1
= х·
,
моль О2
2) Після останнього спалювання в балоні зостанеться 20дм3 кисню, що складе:
n2
=
; n2
=
,
моль О2
3) Кількість кисню до спалювання становить:
n3
=
; n3
=
,
моль О2
Відповідно до умови задачі маємо:
хn1 + n2 = n3;
х + =
Звідки
х =
;
Підставляємо числові значення:
х =
= 217
Таким чином, кисню хватить на 217 спалювань.
Приклад 3.
Газгольдер ємкістю 2000м3 заповнений азотом; тиск в газгольдері 125кн/м2 , температура 22°С. Привести об'єм азоту до нормальних умов і розрахувати масу азоту.
Розв'язок.
Запорною рідиною в газгольдері служить вода, тому азот насичений водяною парою.
І. Розраховуємо об'єм азоту при нормальних умовах по рівнянню:
V0
=
;
в - тиск водяної пари, н/м2 - значення для різної температури приводиться в таблиці [ 9 ] і дорівнює 2,64.
V0
=
= 2240 м³
2. Визначаємо масу азоту в газгольдері:
Перший метод.
Щільність азота 1,252кг/м3 , тоді маса азота дорівнює:
mа =2240 • 1,252 = 2800кг
Другий метод.
Мольний об'єм азота 22,4 м3/кмоль, тоді:
n = 2240 /22.4= 100,0 кмоль
або
m = 100*28 = 2800 кг N2.
Третій метод.
Виконаємо розрахунок по рівнянню Клапейрона-Менделєєза:
PV =
M =
= 2800 кг.
Приклад 4.
Маса 1 м3 азота при 10°С і тиску 0,986 бар дорівнює 1,175 кг. Яка маса цього ж об’єму газа під тиском 1,092 бар при тій же температурі?
Розв'язок
І, Відповідно до наслідку із закону Бойля-Маріотта щільність газа і його кипнем грація при постійній температурі прямо пропорційна тиску :
; d
=
Розраховуємо масу азоту
m2
=
m2
=
= 1,301 кг
Приклад 5.
Газ при температурі 18 °С і тиску 0,986 бар займає об’єм 3 м³. Який об’єм займає кількість газу при 100 °С і тиску 1,066 бар?
Розв'язок
Визначимо об’єм при зміненні температури і тиску по рівнянню
=
=
= . . . ,
де V1 – об’єм газу температурі Т1 і тиску Р1;
V2 – об’єм газу температурі Т2 і тиску Р2.
Звідси
V2
=
Т1 = 18 + 273 = 291;
Т2 = 100 + 273 = 373;
V2
=
= 3,56 м³
1 бар = 105 н/м²
Приклад 6
Колошниковий газ має склад (по об’єму):
СО = 18 %; Н2 = 3 %; СО2 = 10 %; N2 = 59 %.
Розрахувати парціальний тиск компонентів газової суміші, якщо загальний тиск її 106400н/м2