Газдарды есептеу

Жұмыстың мақсаты: Газдар заңдылықтарын қолдана отырып, LD - үрдісі үрлеу режимінің параметрлерін анықтау.

Жұмыс жоспары:

1. Бойль - Мариотт және Гей - Люссак заңы

2. Менделеев - Клайперон теңдеуі

3. Есеп шығару мысалдары

4. Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Кілт сөздер: Реалды газ, идеалды газ, газ тығыздығы.

Бақылау сұрақтары:

1. Бойль - Мариот заңы нені көрсетеді?

2. Гей - Люссак заңы нені көрсетеді?

3. Бойль - Мариотт және Гей - Люссак заңы немен негізделеді?

4. Универсальді газ тұрақтысы нені көрсетеді?

5. Универсальді газ тұрақтысының мөлшері неге байланысты?

Глоссарий:

1. Идеалды газ - молекулалардың бірігуінің потенциалдық энергиясын кинетикалық энергиясымен салыстырғанда ескермеуге болатынын болжайтын газдың математикалық моделі.

2. Реалды газ - Клапейрон - Менделеевтің идеалды газ жағдайындағы теңдеуімен сипатталмайтын газ.

Теориялық бөлім

Болат өндірісінің үрдістері физико - химиялық түрленулері күрделі кешенді болғандықтан, жоғары температураларда жүреді. Үрдіс барысына әртүрлі агрегаттық күйдегі бірнеше компонент бір мезгілде қатысуы мүмкін: қатты (пеш қалауы, қоспа материалдары және т.б.), сұйық (металл, қож) және газ тәрізді (пеш атмосферасы, металға үрленетін ауа немесе оттегі). Мысалы, оттекті конвертердің сұйық ваннасына үлкен массалы оттегі беріледі, сәйкесінше, одан жоғары температуралы кең көлемді СО, СО₂, N₂, O₂, SO₂ құрамдас газдар бөлінеді.

Металлургиялық есептеулер аз қысымды газдармен есептелінеді, сондықтан, идеал газдардың заңын реал газдар үшін қолданып, кейбір қателіктердің алдын алуға болады.

Төменде реал газдарға қолданылатын заңдар мен оларды шешу жолдары көрсетілген.

Бойль - Мариотт заңы. Бұл заң газ қысымы мен көлемін байланыстырады. Тұрақты температурада газ массасының көлемі қысымға кері пропорционал:

V₁ / V = P / P₁,

(PV)t = (P₁V₁)t = const. (8.1)

Гей - Люссак заңы. Газ көлемі мен қысымының температураға байланыстылығын анықтайды: тұрақты қысымда берілген газ массасының көлемі температура 1^○C жоғарлауы, 0^○С көлемнің 1 / 273 есе артуына алып келеді. Бұндай көлемдік ұлғаю термиялық ұлғаю коэффициенті деп аталады және z әрпімен белгіленеді:

V₀t = V / 273 · t,

бұдан t^○ газ келесі көлемге ие болады:

Vt = V₀ + V₀t = V₀(1 + t / 273) = V₀T / 273. (8.2)

Тұрақты көлемде V = const, Гей - Люссак заңы келесідей өрнектеледі:

(V1 / V2)r = (T1 / T2)р, (8.3)

(Р1 / Р2)v = (T1 / T2). (8.4)

Рt = P₀ + P₀t = P₀(1 + 1 / 273) = P₀T / 273, (8.5)

мұндағы, Р₀, Рt, Р₁, Р₂ - 0^оС, t, Т₁, Т₂ температуралардағы қысым.

Бойль - Мариотт және Гей - Люссактың біріккен заңы. Бұл заң үш параметрлердің (көлем, қысым және температура) арасындағы байланысты сипаттайды:

РV = Р₀V₀(1 + zt) = Р_оV_o / 272 · Т, (8.6)

немесе РV / Т = Р₁V₁ / Т₁ = Р₀V₀ / 273. (8.7)

Менделеев - Клапейрон теңдеуі. Бойль - Мариот, Гей - Люссак және Авагадро заңдары бірігіп Клапейрон - Менделеев теңдеуін береді:

РV = RT, (8.8)

мұндағы, V - Р қысымдағы және Т температурасындағы 1 моль газдың алатын көлемі, л; R - 1 моль кез - келген газ үшін мөлшері бірдей универсалды газ тұрақтысы.

n моль газ үшін:

РV = nRT, (8.8, а)

егер, газ мөлшері салмақтық бірліктермен берілсе, онда: n = G / M, мұндағы, G - газ салмағы; М - молекулярлық салмағы.

Универсалды газ тұрақтысы R газ жұмысын келесідей өрнектейді:

PV = GRT / М. (8.9)

R мөлшері газ табиғатына тәуелсіз, ол тек қысым және көлем бірліктеріне тәуелді. Қысым атмосферамен, ал көлем литрмен беріледі: R = Р₀V₀ / Т₀ = 1 · 22 · 414 / 273 = 0,082л · атм / град.

Қысым кг / м² (1атм = 10333кг \ м²), ал көлем м³ беріледі. 1 калл эквивалентте 0,427кг · м екенін ескеріп, келесідей теңдеу құрылады: (1г · моль үшін).

R = 10333 · 0,022414 / 273 = 0,848 кг · м / град.

R = 0,848 / 0,427 = 2 кал / град.

Менделеев - Клапейрон теңдеуінен газ концентрациясын немесе тығыздығын анықтайтын формулалар шығады.

(8.8, a) теңдеуінде былай анықталады: N / V = Р / RT және n / V - газ концентрациясын моль арқылы С анықтайды:

С = Р / RT г / л, (8.10)

себебі, тығыздық d = C · M тең болса С = Р / RT г / л. (10, а)