39. Уравнения состояния идеальных и природных газов.

Закон состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона:

РV=GRТ (справедлив для идеального газа).

Идеальные газы – газы, силами взаимодействия в которых можно пренебречь.

(Е/V)_Т=0, где Е – внутренняя энергия парообразования.

Свойство идеальных газов заключается в том, что: РV/(GRТ)=1=z.

Новый введённый нами коэффициент z, который для идеальных газов равен 1, а для реальных газов отличен от неё, называется коэффициентом сверхсжимаемости.

z – коэффициент, с помощью которого свойства идеальных газов прилагаются к реальным. Он характеризует степень отклонения идеального газа от реального.

Реальные(природные) газы – смесь углеводородных и не углеводородных компонентов. Молекулы аргона, ксенона, криптона и метана имеют сферическую конфигурацию. Молекулы таких газов, как пропан и бутан, - несферическую, поэтому для учёта формы молекул был введён параметр – ацентрический фактор (). Он показывает, что если молекула сферическая, то силы, которые на неё действуют – сферические, что указывает на симметрию сил. Если же молекулы не сферические, то возникает асимметрия действующих сил.

z=z(Р_пр, Т_пр, )

z_см=z₀(Р_пр, Т_пр)+z₁(Р_пр, Т_пр)_см,

где z₀ – коэффициент сверхсжимаемости простого газа. Для простого газа молекулы сферические и =0.

z₁ – поправка к коэффициенту сверхсжимаемости непростого газа, который зависит от Р_пр, Т_пр и 0.

_см – ацентрический фактор всей смеси, характеризуемой определёнными концентрациями:

_см=у_i_i

Отсюда можно видеть, что ацентрический фактор смеси зависит от ацентричного фактора каждого компонента.

у_i – молярная концентрация компонента.

40,41. Физические свойства реальных газов. Физические свойства газового конденсата.

Природный газ – это газообразная смесь углеводородных и не углеводородных газов (в основе любого состава лежат гомологи метана С_nН_2n+2, кроме того, в газах могут присутствовать: азот, окись углерода СО₂, сероводород Н₂S, меркаптаны, а также редкоземельные инертные газы, такие как гелий, криптон, аргон, ксенон).

Свойства газа меняются в процессе разработки месторождения (из нефтегазовой в чисто газовую).

Плотность природного газа и стабильного конденсата.

Для природного газа:_{Р, t}=_{Р0, t0}(Рz₀Т₀)/(Р₀zТ)

Для стабильного конденсата:(С₅₊)=1.003М_к/(М_к+44.29) [кг/см³]

По коэффициенту преломления, определяемого на опыте, можно рассчитать:

1gМ_к=1.939+0.0019t_к+1g(2.15 - n_D),

где t_к – температура кипения конденсата; n_D – коэффициент преломления.

Эти коэффициенты носят эмпирический характер.

Но плотность стабильного конденсата можно вычислить и по иной формуле, а именно:

_к=х_iМ_i/х_in_i/_i,

где х_i – молярная доля i-ого компонента;

_i – плотность i-ого компонента;

М_i – молекулярная масса.

Вязкость газов и углеводородных конденсатов.

F/А?dv/dу

• [Пас]

А₁ v

dу

А₂ v+dv

Вязкость газа при низких давления и температурах близка вязкости идеального газа. Значит, можно воспользоваться кинематической теорией, записав уравнение для разреженного газа:

=v/3,

где v – средняя скорость движения молекул;  - длина свободного пробега.

Согласно кинетической теории, вязкость зависит от давления и температуры:

С повышением давления плотность возрастает, но  снижается, следствием чего является возрастание вероятности соударения, средняя скорость движения при этом постоянна, и вязкость в начальный период практически постоянна (р).

С ростом температуры вязкость возрастает, т.к. увеличивается средняя скорость движения молекул, а плотность и длина свободного пробега практически не меняются.

В то же время из определения вязкости, силы, препятствующие перемещению одного слоя относительно другого должны меняться, а, значит, изменение вязкости носит сложный характер.

 Р_mах

Р_min T

При малых давлениях  мало зависит от перепада давлений. С ростом давления и увеличением температуры вязкость газов () снижается.

Если у нас возрастает молекулярная масса газа, то вязкость увеличится соответственно.

Учёт наличия неуглеводородных газов, их влияние на вязкость проводится следующим образом:

=у_а_а+(1 – у_а)_у,

где у – молярная доля;

_а – вязкость неуглеводородного газа;

_у – вязкость углеводородного газа.

Зависимость  от молекулярной массы может быть графически изображена:



М