
- •Газовые смеси
- •1.1. Основные признаки газовых смесей
- •1.2. Основные понятия и определения газовых смесей
- •1.3. Способы задания состава смеси реальных газов
- •1.4. Смеси идеальных газов
- •1.4.1. Характеристические функции и функции состояния газовых смесей
- •1.4.1.1. Удельные значения функций и параметров смеси газов
- •По аналогии с внутренней энергией можно получить формулу для удельной энтальпии смеси газов iсм , Дж / кг:
- •1.4.1.2. Мольные значения функций и параметров смеси газов
- •1.4.2. Парциальное давление.
- •1.4.3.Парциальный объем.
- •1.4.4. Задание состава смеси идеальных газов объемными долями.
- •1.4.5. Формулы пересчета для различных способов задания состава газовых смесей
- •1.4.6. Кажущаяся молекулярная масса смеси газов
- •1.4.7. Газовая постоянная смеси газов
- •1.4.8. Плотность смеси газов
- •1.4.9. Энтропия смеси идеальных газов
- •1.4.10. Теплоемкость газовой смеси
- •1.4.11. Коэффициент теплопроводности, коэффициент динамической вязкости газовой смеси.
- •1.4.11.1. Бинарные смеси
- •1.4.11.2. Многокомпонентные смеси
- •2. Смешение газов
- •Смешение газовых потоков
- •Температура смеси газовых потоков
- •Объемный расход смеси газовых потоков
- •2.2.3. Частные случаи смешения газовых потоков
- •Содержание
1.4.7. Газовая постоянная смеси газов
Удельная газовая постоянная однородного газа, заменяющего смесь, называется газовой постоянной смеси Rсм, Дж / (кг·К):
,
или окончательно
.
Через мольные доли газовая постоянная смеси вычисляется следующим образом:
,
или окончательно
.
С использованием
можно получить формулу для вычисления
парциального давления идеального газа
через его массовую долю.
Т. к. и
,
то разделив эти выражения друг на друга получим:
,
откуда
Из последнего выражения можно получить удобную формулу, связывающую мольные и массовые доли идеального газа.
Т. к. ,
то
1.4.8. Плотность смеси газов
Плотность однородного газа, заменяющего смесь, называется плотностью смеси:
В справочниках обычно приводится без объяснений следующая формула для плотности смеси:
В то же время в технической литературе встречаются формулы вида
С вычислением
плотности смеси через плотности
компонентов связано наибольшее число
студенческих ошибок. Дело в том, что
значение плотности
-го
компонента можноформальнополучить из двух формул:
и
Т.
к.
,
то значения
и
заметно отличаются друг от друга.
Проясним вопрос с вычислением плотности смеси.
По определению
и
,
тогда
.
Но
и
Т.
о. в последней формуле плотность i-го
газавычисляется как плотность этого газа,
находящегося в количестве
килограммовв объеме
(парциальном объеме) при давлении
смеси
и температуре смеси
.
Такое толкование плотности компонентов смеси используется, в частности, при расчетеобъемов продуктов сгорания топлива.
Если плотность
i-го газа в смеси
вычислять через его парциальное давление
,
то
Т.
о. в этой формуле плотность i-го
газа- это плотность газа массой
,
находящегося вобъеме
(объем
смеси) при его парциальном давлении
и температуре
(температуре смеси).
Такое толкование плотности компонентов смеси, в частности, используется при определении абсолютной и относительной влажности воздуха.
1.4.9. Энтропия смеси идеальных газов
Как указано в
параграфе 1.4.1., энтропия 1 кг
-
компонентной смеси идеальных газов
(удельная энтропия смеси)Sсм
, Дж / (К · кг), определяется по
следующей формуле:
,
где: -
энтропия 1 кгi-го газа.
Из курса общей термодинамики известно:
,
где: -
массовая изобарная теплоемкостьi-го
газа.
Окончательно
удельная энтропия
-компонентной
смеси может быть вычислена по следующей
формуле:
1.4.10. Теплоемкость газовой смеси
По определению, теплоемкость - это количество теплоты, которое необходимо для изменения температуры единицы количества вещества
(
)
на один градус.
Т. к. температура всех газов в смеси одинакова, то теплоемкость смеси, складывается из теплоемкостей всех компонентов, взятых в долях, соответствующих способу задания смеси:
- массовая (удельная)
теплоемкость, Дж / (кг·К);
- мольная теплоемкость,
Дж / (кмоль·К);
- объемная
теплоемкость, Дж / (м3·К).
где: - массовая, мольная и объемная теплоемкостиi-го компонента.