2 Смеси идеальных газов
В практике очень часто приходится встречаться с газовыми смесями. Например, рабочее тело тепловых двигателей, компрессоров, других теплотехнических устройств, дымовые газы представляют собой смесь газов.
При рассмотрении газовых смесей исходят из того, что смесь состоит из идеальных химически не взаимодействующих между собой газов. При этом каждый газ, входящий в состав смеси, ведет себя так, как будто бы он один при данной температуре занимает весь объем смеси и оказывает на стенки сосуда свое давление, называется парциальным.
По закону Дальтона давление смеси рсм равно сумме парциальных давлений газов, входящих в состав смеси:
Рсм=
Р1+Р2+…+Рп=
,
2.1
где Pi– парциальное давление компонента, входящего в смесь.
Состав смеси может задан одним из следующих способов.
2.1 Массовый состав смеси
В абсолютных единицах массы
mсм=m1+
m2+…+
mn=
, 2.2
m1, m2, mn –массы отдельных компонентов смеси
в относительных массовых долях
=q1+
q2
+…+ qn=1;
2.3
,
2.4
где qi=mi/mсм – массовая доля отдельного компонента смеси.
2.2 Объемный состав смеси
Vсм=V1+
V2+…+
Vn=
2.5
где V1, V2 и т.д. – приведенные объемы отдельных компонентов смеси, м3;
в относительных объемных долях
;
2.6
2.7
где ri - объемная доля отдельного компонента.
Задание состава смеси числом молей соответствует заданию состава смеси по объему, так как мольная доля компонента равна его объемной доле.
Между массовыми и объемными долями смеси существует следующая зависимость
,
2.8
Следовательно, ri=qiρсм/ρr 2.9
На
основании следствия закона Авогадро
и
Соответственно
,
2.10
Кажущая молекулярная масса газовой смеси
,
2.11
Газовая постоянная смеси может быть определена по составу смеси и газовым постоянным отдельных компонентов:
Rсм=
,
2.12
Rсм=
,
2.13
Или же по кажущейся молекулярной массе и универсальной газовой постоянной
Rсм=
,
2.14
Теплоемкость смеси газов определяется по её составу. Массовая теплоемкость смеси газов
ссм=q1с1+ q2с2+····+qnсn= 2.15
где С1, С2····Сn – массовые теплоемкости отдельных компонентов
q1, q2····qn – массовые доли отдельных компонентов.
Объемная теплоемкость смеси газов
2.16
где
и
-
доли компонентов по объему и объемные
теплоемкости отдельных компонентов.
Парциальное давление отдельного компонента.
Рi=
2.17