05 семестр / Лекции и семинары / Лекции

11

В этом случае недостающий параметр определяются аналитически. Например

)

Уравнения состояния идеального газа

Идеальный газ – газ , в котором силы взаимодействия молекул равны нулю,а сами молекулы являются материальными точками ,т.е имеющими массу , но не имеющие объема .

Реальные газы – газы ,где действуют силы взаимодействия , а молекулы имеют объем

.Реальные газы при определенных условиях приближаются к идеальным газам .

13

Для

Для

Для 1 моля газа уравнение примет вид

При нормальных условиях : 101325

Уравнение состояния для 1 моля идеального газа имеет вид

Величина называется универсальной газовой постоянной или постоянной Менделеева а уравнение называется уравнением Клайперона-Менделеева

Газовая постоянная для любого газа равна

Уравнения состояния идеального газа с допустимой погрешностью используется в расчетах для реальных газов в состоянии близких к сжижению . Для них используется уравнения состояния для реальных газов.

В общем случае уравнение состояния для реальных газов имеет вид :

C – коэффициент сжатия

Коэффициент C может быть больше и меньше нуля (С>0 или C<0)

Повышение давления ,понижение температуры ,увеличение концентрации молекул , где устанавливают отклонения свойств реального газа от идеального.

14

7.Газовые смеси

В качестве рабочих тел используют газовые смеси – воздух ; продукты сгорания топлива (…); горючие газы (природный газ , светильный газ и т.д )

Исходным законом для определения свойств смеси газа является закон Дальтона : в газовой смеси каждый компонент проявляет себя так , как если бы другие компоненты отсуществовали ,т.е каждый газ ,входящий в смесь находиться при своем парциальном давлении и занимает весь объем смеси.

Общее давление смеси равно сумме парциальных компонентов

Определение молекулярной массы смеси

При равномерном перемешивании смесь можно считать однородной средой.

Количественный состав газовой смеси задается :

Числом молей компонентов

Объемными долями компонентов

Массовыми долями компонентов

В рабочих условиях камеры сгорания топки котла , газовый турбины газовым анализатором экспериментально устанавливается состав продуктов сгорания топлива объемными долями ; при проектировании теплосиловых установок состав газовой смеси устанавливается расчетом по массе и по молям .

Объемные доли определяются отношениями приведенных объемов компонентов к общему объему смеси

Массовые доли определяются отношениями масс компонентов к общей массе газовой смеси G

Состав смеси , заданный числом молей компонентов

15

Известны :

Средняя молекулярная масса смеси равна сумме масс компонентов

Состав смеси задан по объему :

- общий объем смеси

-парциальные объемы компонентов приведенные к объему давления смеси P

Относительный состав смеси задается объемными долями

Если r в процентах ,то Соотношения между r и M :

Состав смеси задан по массе компонентов

Массовые доли компонентов смеси :

16

Соотношение между q и r

В реальных условиях измеряется общее давление газовой смеси .Величины парциальных давлений могут быть вычислены если известен количественный состав смеси.

Если заданы объемные доли :

Если заданы мольные доли :

18

–термическая расширяемость вещества

-термическая сжимаемость вещества

9.Теплоемкость газов

9.1 Основные виды теплоемкостей газов

Теплоемкость измеряется количеством теплоты , необходимой для нагревания единицы вещества на один градус в данном процессе .

Различают следующие виды теплоемкостей :

Массовая теплоемкость

Объемная теплоемкость

Мольная теплоемкость

Теплоемкость зависит от физических свойств газа , от его атомности.

Мольная теплоемкость газа увеличивается с увеличением атомности газов

Теплоемкость зависит от параметров состояния газа (Т,Р) . Для идеальных газов по существу теплоемкость зависит только от Т.

Теплоемкость газа зависит так же от характера процесса(так как теплота является функцией процесса).Теплоемкость является свойством вещества газа , если она относиться к определенному фиксированному процессу . В качестве основных теплоемкостей приняты для газовых процессов :

Все эти виды теплоемкостей даны в справочниках

Соотношения между основными видами теплоемкостей для идеального газа

19

- уравнение Майера

9.2.Зависимость теплоемкости газов от температуры Т . Истинная средняя теплоемкость

Теплоемкость газов с увеличением температуры повышается (так как устанавливается колебательное движения атомов и молекул)

Теплоемкость ,взятая при данной температуре t называется истинной теплоемкостью

Функция представляется многочленом тела

20

В технических расчетах не используется истинная теплоемкость . Вводится понятие средней теплоемкости , некоторой константе в данном интервале температур

Числовые величины для интервалов температур для всех видов газов подсчитаны и сведены в таблицу (по конечной температуре)

Тепловые потоки рассчитываются по соотношениям :

В интервале температур :

,

- индекс среднего значения(«middle»)

Наряду с таблицами имеются и формулы для определения средних теплоемкостей

Например

Для воздуха в интервале температур

При температуре газов меньше 200°С зависимость теплоемкостей от температуры можно не учитывать