Задание № 4.

Объёмный состав горючего газа: r_СО = 11%; r_Н2 = 47% ; r_СН4 = 30%; r_С2Н4 = 5%; r_СО2 = 4%; r_N2 = 4%.

Определить кажущуюся мольную массу, плотность, удельный объем при нормальных условиях, массовую газовую постоянную R, парциальное давление метана в процентах и массовые доли содер­жания компонентов.

Дано: rСО = 11%; rН2 = 47% ; rСН4 = 30%; rС2Н4 = 5%; rСО2 = 4%; rN2 = 4%.

Найти: μ_см. ; (ρ_см.)_н.; υ_см.; R _см.; p_СН4; g_СО ; g_Н2 ; g _С2Н4 ; g _СН4 ; g _N2; g _СО2 – ?

Решение:

1. Определим мольную массу по формуле:

μ_см = ∑μі · rі

μ_см = 0,11 · 28 + 0,47 · 2 + 0,30 · 16 + 0,05 · 28 + 0,04 · 44 + 0,04 · 28 =

= 3,08 + 0,94 + 4,8 + 1,4 + 1,12 = 11,34 г/моль

2. Плотность найдём по формуле:

ρі = μі/22,4

ρ_СО = 28÷22,4=1,25 кг/м³

ρ _Н2 = 2 ÷22,4=0,09 кг/м³

ρ _СН4 = 16÷22,4=0,71 кг/м³

ρ _С2Н4= 28÷22,4=1,25 кг/м³

ρ _СО2 = 44÷22,4=1,96 кг/м³

ρ _СО2 = 28÷22,4=1,25 кг/м³

(ρ_см.)_н = ∑ ρі · gі

ρ_см. = μ_см /22,4

ρ_см. = 11,34÷ 22,4=0,506 кг/м³

3. Определяем удельный объем при нормальних условиях:

υ_см = 1/ρ_см

υ_см = 1÷0,506 = 1,976 м³/кг

4. Находим массовую газовую постоянную R :

R _см = μ R/ μ_см где μ R = 8314

R _см = 8314 ÷ 11,34 = 733,16 Дж/(кг·К)

Стр. 9.

5. Парциальное давление метана в процентах:

p_СН4 = p_см. · r_СН4 = 0,30 р = 30%

6. Массовые доли содержания компонентов:

gі = rі · ( μі / μ_см )

g_СО = 0,11 · (28 ÷ 11,34) = 0,27

g_Н2 = 0,47 · (2 ÷ 11,34) = 0,083

g _СН4 = 0,30 · (16 ÷ 11,34) = 0,423

g _С2Н4 = 0,05 · (28 ÷ 11,34) = 0,123

g _СО2 = 0,04 · (44 ÷ 11,34) = 0,155

g _N2 = 0,04 · (28 ÷ 11,34) = 0,099

Ответ: μ_см.= 11,34 г/моль; (ρ_см.)_н.= 0,506 кг/м³ ; υ_см = 1,976 м³/кг;

R _см = 733,16 Дж/(кг·К) или 0,733 кДж/(кг·К); p_СН4 = 30%; g_СО = 0,27; g_Н2 = 0,083;

g _СН4 = 0,423; g _С2Н4 = 0,123; g _СО2 = 0,155; g _N2 = 0,099.

Задание № 5.

Воздух в количестве 1 кг последовательно меняет свое состояние следу-ющим образом (см. рис.): сначала, имея параметры р₁ = 0,26 МПа и t₁ = 40°С, изобарно расширяется до объема υ₂=2,80 υ_1, затем адиабатно сжимается до состояния при р₃=2МПа и, наконец, изотермически расширяется до υ₄=υ_2. Определить недостающие параметры во всех характерных точ­ках процессов, подведенную или отведенную теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии, а также работу расширения (сжа­тия) в каждом процессе. Проверить уравнение первого закона тер­модинамики для совокупности процессов.

Теплоемкости с_р и с_υ считать не зависящими от температуры и для их расчета применить молекулярно-кинетическую теорию.

Дано: m = 1 кг. р1 = 0,26 МПа = 2,6 · 106 Па t1 = 40°С = 313,15 К р = const υ2 = 2,80 υ1 р3 =2МПа Т = const υ4 = υ2.

Найти: Ср; С υ; Рі; Vі; t_і; q; ∆u; ∆h_і; ι_і - ?