Вопросы для самоконтроля

1. Что называется уравнением состояния?

2. Для чего вводится в техническую термодинамику понятие об идеальном газе?

3. Законы Бойля – Мариотта и Гей-Люссака. Их определения и уравнения.

4. Что называется молекулярной массой газа?

5. Характеристическое уравнение состояния для идеального газа.

6. На каких законах основан вывод уравнения состояния Кла­пейрона?

7. Уравнение Клапейрона для любого количества газа.

8. Размерность всех величин, входящих в уравнение Клапей­рона.

9. Размерность газовой постоянной и ее физический смысл.

10. Что называется киломолем газа?

11. Закон Авогадро, определение и выводы из этого закона.

12. На каких законах основан вывод уравнения Д. И. Менде­леева?

13. Дать определение универсальной газовой постоянной и ее размерность.

4. Смеси идеальных газов

В качестве рабочих тел в технике могут использоваться смеси, состоящие из нескольких газов. Если смесь состоит из идеальных газов, то для неё справедливы все соотношения, полученные для однородного идеального газа. Так уравнение состояния для 1 кг смеси идеальных газов имеет вид:

pv = RT . (4.1)

Для G кг смеси –

pV = G RT , (4.2)

где R - газовая постоянная смеси, Дж / (кгград) .

Для 1 кмоль смеси –

pV = RT . (4.3)

Здесь V= v - объём 1 кмоль смеси;

v - удельный объём смеси, м/ кг;

- кажущаяся или средняя молекулярная масса смеси, кг / кмоль;

R = 8314 Дж / (кмольград) –универсальная газовая постоянная для смеси.

Для определения величин R и необходимо знать состав смеси, который может быть задан массовыми или объёмными долями.

Массовая доля i-той составляющей газовой смеси:

g = , (4.4)

где G- масса данного газа в смеси, кг;

G- масса смеси, кг.

Сумма массовых долей:

= 1. (4.5)

Каждый из газов, составляющих смесь, занимая объем, равный объему смеси, находится под своим парциальным давлением ( p) и имеет температуру смеси. Давление смеси равно сумме парциальных давлений. Это положение известно под названием

закона Дальтона:

= p. (4.6)

Объемная доля i-той составляющей газовой смеси:

r = , (4.7)

где V - объём данного газа, взятый при давлении смеси, так называемый приведенный

(парциальный) объём, м;

V- объём смеси, м.

Сумма объёмных долей:

= 1. (4.8)

Сумма приведённых объёмов V равна объёму всей смеси V.

Если смесь задана массовыми долями, то R и определяются из следующих соотношений:

R = R (4.9)

или

R = 8314; (4.10)

= , (4.11)

или

= =. (4.12)

Если смесь задана объёмными долями, то справедливы зависимости:

R= (4.13)

или

R= ; (4.14)

= , (4.15)

откуда

= 8314. (4.16)

Парциальные давления отдельных газов, входящих в смесь, определяются из следующих соотношений:

1. если смесь задана массовыми долями, то

p= gp= gp; (4.17)

2. если смесь задана объёмными долями, то

p = rp. (4.18)

Соотношения между массовыми и объёмными долями составляющих газов и всей смеси в целом:

g = = ; (4.19)

r = = . (4.20)