3.2. Практические задания.

Задание 3.2.1.

Определить среднюю молекулярную массу сухого атмосферного воздуха, если принять, что он состоит по объему из % кислорода и % азота.

Таблица 3.2.1. Исходные данные

№ варианта
1	20	80
2	22	78

Решение:

По уравнению (3.10) определяем среднюю молекулярную массу газовой смеси. Молекулярные массы компонентов определяем из таблицы 2.1.1.:

_{см =} ₁r₁ + ₂r₂ + … + _nr_n

Так как смесь состоит из кислорода и азота имеем:

, кг/кмоль

Объемные доли компонентов определяем из (3.6):

r_k = V_k / V_см

так как объем смеси равен (3.5):

, %

то ;

Задание 3.2.2.

Определить газовую постоянную смеси водорода и кислорода.

Таблица 3.2.2. Исходные данные

№ варианта
1	4	2
2	3	5

Решение:

Объемные доли водорода и кислорода соответственно равны:

;

Газовая постоянная смеси определяется из уравнения (3.15):

, Дж/кг.К

Газовые постоянные водорода и кислорода могут быть рассчитаны по (2.22)

R = 8314,2 /  ,

так ;

Задача 3.2.3.

Определить газовую постоянную, плотность и парциальные давления для смеси, состоящей из массовых долей воздуха и массовой доли светильного газа при температуре Т=273, ^оК и давлении р_см=101325 н/м² равна _св.газ=0,52 кг/м³.

Таблица 3.2.3. Исходные данные

№ варианта
1	4	2
2	3	1

Решение:

Газовую постоянную смеси определяем по уравнению (3.16)

; Дж/кг.К

Газовую постоянную воздуха определяем по (2.22):

; Дж/кг.К

Газовую постоянную светильного газа определяем из уравнения Клайперона (2.14) выразив удельный объем через плотность:

;

откуда ; Дж/кг.К

Массовые доли компонентов определяем по (3.2):

М_k = m_k / m_см

М_воздух = m_воздух/ m_см ; М_св.газ = m_св.газ / m_см

m_см = m_воздух + m_св.газ

Плотность смеси определяем по уравнению Клайперона (2.14):

;

Парциальные давления компонентов определяем по (3.8):

; ; н/м³

Задание 3.2.4.

В закрытом резервуаре объемом V, м³ находится воздух при t₁=0^оС и давлении 760 мм.рт.ст. Определить тепло, затраченное на нагревание этого воздуха до t₂ ^оС.

Таблица 3.2.4. Исходные данные

№ варианта
1	0,1	200
2	0,2	300

Решение:

Тепло, затраченное на нагревание воздуха от t₁ до t₂ ^оС по (3.29) равно

, кДж.

Средняя объемная теплоемкость воздуха при =const в заданном интервале температур по (3.25)

; кДж/м^3.град

Среднюю мольную теплоемкость воздуха при =const в том же интервале температур определяем по (3.30)

, кДж/кмоль^.град;

Атмосферный воздух состоит по объему из 21% кислорода и 79% азота. Среднюю мольную теплоемкость воздуха при p=const определяем по (3.35)

, кДж/кмоль.град

Среднюю мольную теплоемкость компонентов при p=const в заданном интервале температур определяем по (3.26)

; кДж/кг.град

; кДж/кг.град

Значения и определяем по справочным таблицам (Приложение 1.1)

Объемные доли компонентов могут быть рассчитаны по (3.6)

; ;

где , %