2 Рівняння стану ідеального газу

Основні параметри стану (тиск, температура, питомий об'єм) для рівноважної системи зв'язані співвідношенням, яке називається рівнянням стану ідеального газу або рівнянням Клапейрона.

Для довільної маси М речовини рівняння Клапейрона має вигляд:

pV = MRT,

де R – питома газова стала речовини, Дж/(кг·К).

Для 1кг речовини рівнянням Клапейрона має вигляд:

р = RT.

Питома газова стала R, Дж/(кг·К), залежить від природи речовини (для різних газів вона різна) і визначається із співвідношення

,

де μR = 8314 - універсальна газова стала, яка не залежить від природи речовини і однакова для всіх газів, Дж/(кмоль·К);

μ – молекулярна маса речовини, кг/кмоль.

3 Склад суміші газів

Склад суміші газів характеризується масовими або об'ємними частками (або відсотками).

Масова частка компоненту m_і – це відношення маси і-того компоненту M_і до маси всієї суміші M_см:

m_і= .

Об'ємна частка r_і – це відношення парціального об'єму і-того газу V_і до об'єму всієї суміші V_см:

r_і = .

Мольні частки компонентів чисельно дорівнюють об’ємним , тому тут не розглядаються.

Суми масових або об'ємних часток суміші дорівнюють одиниці (сума відсотків суміші рівна 100%):

;

.

Коли відома об’ємна частка одного з газів r_i може бути визначене масова частка цього газу m_i за формулою:

.

Для суміші газів середня (умовна) молекулярна маса м_ср визначається по формулі, кг/кмоль:

де μ_і – молекулярна маса і-того компоненту, кг/кмоль;

r_і – об'ємна частка і-того компоненту;

n - кількість компонентів в суміші газів.

4 Питома теплоємність газів

Питома теплоємність газів – це теплоємність, що віднесена до одиниці кількості речовини. В теплотехніці використовуються наступні одиниці кількості речовини 1 кг, 1 м³, 1 кмоль. Розрізняються відповідно:

питома масова теплоємність с, Дж/(кг·К);

питома об'ємна теплоємність с', Дж/(м³·К);

питома мольна теплоємність _мс, Дж/(кмоль·К).

Справедливі наступні співвідношення між питомими теплоємкостями:

с= _мс /м ;

с'= с·;

с'= _мс /22,4 .

Теплоємність залежить від характеру процесу в газах, тому розрізняють теплоємність в процесі при постійному тиску с_р і теплоємність в процесі при постійному об'ємі с. Їх взаємний зв'язок визначається рівнянням Майєра:

с_р = с + R,

де R – питома газова стала, Дж/(кг·К);

с_р - питома масова теплоємність в процесі при р=const, Дж/(кг·К).

с - питома масова теплоємність в процесі при =const, Дж/(кг·К).

Питома масова теплоємність суміші газів визначається по формулі:

.

Питома об'ємна теплоємність суміші газів визначається по формулі:

.

Питома мольна теплоємність суміші газів визначається по формулі:

.

Середня питома теплоємність, наприклад масова, в інтервалі температур від t_1, ^оС до t₂, ^оС визначається по формулі:

,

де - середня теплоємність в інтервалі температур від0 до t₁, ^оС, визначається з довідників (Додаток В);

- середня теплоємність в інтервалі температур від 0 до t₂, ^оС, визначається з довідників (Додаток В).