Розділ 2 технічна термодинаміка

Тема 2.2 Поняття про термодинамічний процес. Закони ідеального газу.

Суміші ідеальних газів

Самостійна робота № 6 Суміші ідеальних газів. Способи задання суміші ідеальних газів.

Визначення параметрів при заданні суміші масовими та об’ємними

частками (3 год.)

Питання 1 Суміші ідеальних газів. Способи задання суміші

У промисловості в більшості випадків у якості робочого тіла або теплоносія використову-ються дуже часто не однорідні гази, а газові суміші. Наприклад, продукти згоряння різних палив у топках котлів, у камерах згоряння газотурбінних установок ( ГТУ), в циліндрах двигунів внутріш-нього згоряння (ДВЗ) тощо.

Всі ці гази є механічними сумішами, в котрих ніякі хімічні реакції не відбуваються. Їх роз-глядають як суміші ідеальних газів, що підпорядковуються законам ідеального газу і рівнянню Мендєлеєва – Клапейрона.

Кожний газ, що входить до складу суміші, займає об’єм суміші, має температуру суміші, але знаходиться під своїм власним тиском, котрий називають парціальним.

Тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків однорідних газів (тобто компонентів суміші)

- це закон Дальтона, (2.1)

де - повний тиск суміші газів, Па;

- парціальні тиски компонентів суміші, Па.

Склад суміші може бути заданий 2 способами:

1. масами компонентів (або масовими частками);

2. об’ємами компонентів (або об’ємними частками).

Нехай газова суміш складається з п компонентів, маси яких т₁, т₂,…,т_п. Через те, що в

суміші не відбувається ніяких хімічних реакцій

. (2.2)

Поділивши ліву і праву частини рівняння на т_сум і позначивши

, ;…; , (2.3)

отримають . (2.4)

Тут - масові частки компонентів суміші ідеальних газів.

Крім мас, суміш може бути задана об’ємами компонентів, що взяті при тиску і температурі суміші, тобто парціальними об’ємами. Нехай V₁,V₂,…,V_n – парціальні об’єми компонентів газової суміші. Тоді

V_сум = V₁ + V₂ + … + V_n. (2.5)

Аналогічно поділивши ліву і праву частини рівняння на V_сум і позначивши

об’ємні частки компонентів суміші ідеальних газів, (2.6)

отримують r₁ + r₂ + … + r_n = 1. (2.7)

Між масовими й об’ємними частками існують такі прості співвідношення, які мають вид для і – го компоненту суміші

. (2.8)

Тут _сум – уявна молекулярна маса суміші. Це поняття умовне, бо суміш складається з різ-них газів із різними молекулярними масами.

Наведені співвідношення дозволяють зробити перерахунок складу суміші, що задана масовими частками, в об’ємні і навпаки.