1.1.2 Газові суміші

Суміш ідеальних газів, які хімічно не взаємодіють між собою, називається ідеальною газовою сумішшю. Відповідно до закону Дальтона

де P_i – парціальний тиск i-го компонента суміші;

P_n – тиск суміші.

Склад газової суміші може задаватись масовими g, об’ємними частками r. Під масовою часткою розуміють відношення маси компонента газу до маси суміші газу

Відношення парціального об’єму V_i компонента газу до об’єму суміші газу V_c називається об’ємною часткою компонента газової суміші

Виходячи із визначення парціального об’єму, за законом Бойля-Маріотта можна записати

Якщо склад газової суміші заданий об’ємними частками, молярну масу суміші знаходять за формулою

А в тому випадку, коли заданий масовий склад суміші, молярну масу знаходять за формулою

Питома газова стала суміші заданої масовими частками може бути обчислена за формулою

Якщо суміш задана об’ємними частками, газову сталу визначають за формулою

Співвідношення між газовими і об’ємними частками газової суміші

1.1.3 Калоричні параметри стану

До калоричних параметрів стану відноситься внутрішня енергія, ентальпія і ентропія. Термодинамічна система в кожному стані має енергію E, що включає зовнішню енергію Е_зов , яка складається з енергії системи в полі зовнішніх сил, а також внутрішньої енергії U.

Якщо рух системи відсутній і зміна її потенціальної енергії дорівнює нулеві, то повна енергія системи буде дорівнювати її внутрішній енергії. Внутрішня енергія складається з кінетичної енергії U_к поступального, обертального руху молекул і коливального руху атомів, а також потенціальної енергії U_П сил взаємодії між молекулами.

Кінетична енергія руху молекул залежить від температури T, потенціальна енергія залежить від середньої відстані між молекулами, тобто від об’єму газу V. Оскільки T і V є параметрами стану, то внутрішня енергія є також функцією стану робочого тіла. Для будь-яких двох параметрів, що визначають цей стан, можна записати:

Внутрішня енергія одиниці маси речовини

називається питомою внутрішньою енергією (Дж/кг).

Оскільки внутрішня енергія – калоричний параметр стану, її зміна не залежить від термодинамічного шляху процесу, а визначається тільки початковими і кінцевими станами системи

Для кругового процесу

Внутрішня енергія реального газу залежить від температури і об’єму тіла, а внутрішня енергія ідеального газу залежить тільки від температури тіла. Внутрішня енергія є екстенсивним параметром стану, тому вона має властивість адитивності, відповідно до якої внутрішня енергія термодинамічної системи дорівнює сумі внутрішніх енергій її складових частин

Внутрішню енергію при t = 0 °C вважають рівною нулеві.

При термодинамічних розрахунках широко використовується ентальпія

Для системи, що містить 1 кг робочого тіла, питому ентальпію знаходять за формулою

Величини, що входять до даної формули, є функціями стану, тому ентальпія є також функцією стану. З цього випливає, що dh є повний диференціал, а це означає, що її зміна не залежить від характеру процесу, а визначається початковими і кінцевими станами системи:

Для кругового процесу .

При t = 0 °C значення ентальпії і внутрішньої енергії вважають рівним нулеві.