Газовые смеси
Газовые смеси встречаются в технике чаще, нежели чистые газы.
Так к газовым смесям относится атмосферный воздух, состоящий из азота, кислорода, углекислого газа, водяного пара и других газов.
Природный газ также является смесью предельных и непредельных углеводородов, оксида углерода, водорода, сероводорода, азота, кислорода, углекислого газа и других газов.
К газовым смесям относятся также продукты сгорания топлива в котлоагрегатах (дымовые газы), состоящие из углекислого газа, паров воды, азота, кислорода и других газов.
Вычисление термодинамических параметров состояния и теплофизических характеристик газовых смесей является обязательным элементом при решении большого числа инженерных и научных задач.
1.1. Основные признаки газовых смесей
Основные признаки смеси газов (идеальных и реальных) следующие:
гомогенность, т. е. внутри системы нет макроскопических частей (подсистем), отделенных друг от друга поверхностями раздела;
физическая однородность, т.е. состав и физические свойства системы одинаковы для всех ее макроскопических частей, равных по объему;
все компоненты смеси находятся в одной фазе (агрегатном состоянии);
термодинамические параметры смеси (
,
)
связаны между собой уравнением
состояния,
общий вид которого : 
, здесь:
- температура, удельный объем и
температура смеси.компоненты смеси не вступают между собой в химические реакции, т. е. представляют механическую смесь;
каждый газ смеси распределяется равномерно по всему объему смеси
,
сохраняя
свои свойства;все газы смеси имеют в состоянии равновесия одинаковую температуру, равную температуре смеси
;каждый газ смеси подчиняется уравнению состояния, аналогичному уравнению состояния смеси. При этом все газы, входящие в смесь, в зависимости от плотности смеси считаются либо реальными, либо идеальными.
Т.о. смесь газов - это гомогенная термодинамическая система, представляющая собой совокупность нескольких разнородных газов, которые при рассматриваемых условиях не вступают друг с другом в химические реакции.
1.2. Основные понятия и определения газовых смесей
Компоненты смеси - это газы, образующие смесь.
Молем
(грамм-молекулой) называется количество
химически однородного вещества
в граммах, численно
равное его молекулярной массе
.
Киломолем
(килограмм-молекулой)
называется количество химически
однородного вещества в
килограммах, численно равное его
молекулярной массе
.
Идеальный газ – это газ, в котором отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия, а молекулы не имеют размера (материальные точки). Последнее означает, что размеры молекул по сравнению с межмолекулярным пространством пренебрежимо малы.
Поведение реальных газов приближается к идеальному только при малых плотностях. В остальных случаях необходим учет межмолекулярного взаимодействия и конечного объема молекул.
1.3. Способы задания состава смеси реальных газов
Состав
- компонентной смеси реальных газов
задается либо массвыми, либо мольными
долямиi-тых
газов, входящих в смесь
(i
= 1,2, …. ,
)
Массовая
доля
(массовая концентрация, массовая долевая
концентрация) – это отношение массы
i-го
компонента смеси
к массе всей смеси
:
,
где:
Мольная
(молярная) доля
(мольная
(молярная) концентрация, мольная
(молярная) долевая концентрация) – это
отношение числа киломолей (молей)i-
го компонента к суммарному числу
киломолей (молей) всех газов в
смеси
:
,
где: 
;
;
;
- молекулярная
масса i-го
газа.