Способы задания смеси могут быть

4 Способы задания смеси

Способы задания смеси.

Состав газовой смеси может быть задан массовыми, объемными или мольными долями.

Массовой долей называется отношение массы отдельного компонента G_i к массе смеси G:

Очевидно, что G= , откуда .

Массовые доли часто задаются в процентах. Например: для сухого воздуха .

Объемная доля – представляет собой отношение приведенного объема газа V_i к полному объему смеси V:

Приведенным называется объем, который занимал бы компонент газа, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси.

Рекомендуемые файлы

Согласно закону Дальтона имеем: , откуда .

Объемные доли так же задаются в процентах.

Для воздуха: .

Мольной долей – называется отношение количества молей N_i рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси N.

Число молей смеси , а мольная доля компонента будет равна

j_i = .

В соответствии с законом Авогадро объемы моля любого газа при одинаковых р и Т, в частности при температуре и давлении смеси, одинаковы.

Поэтому приведенный объем любого компонента может быть вычислен как произведение объема моля V_m на число молей этого компонента, т.е. V_i=V_mN_i, а объем смеси – по формуле: V=V_mN. Тогда V_i/V=r_i=N_i/N и, следовательно, задание смеси идеальных газов мольными долями равнозначно заданию ее объемными долями.

Соотношение между массовыми и объемными долями.

Уравнение состояния для смеси газов

Газовая постоянная смеси.

.

Вам также может быть полезна лекция «68 Зубодолбежный станок модели 514».

Или, поскольку R_i=8314/m_i, то газовая постоянная смеси [Дж/(кг×К)] имеет вид:

.

Источник

Способы задания состава смеси

В технике часто имеют дело с газовыми смесями, близкими по свойствам с идеальными газами. Такие газы представляют механическую смесь отдельных газов. Примером газовой смеси может служить воздух, который состоит из кислорода, углекислого газа, водяных паров и одноатомных газов. Поэтому, для решения практических задач необходимо уметь определять основные параметры газовой смеси: газовую постоянную, среднюю молекулярную массу, парциальные давления и др.

Под газовой смесью понимается система, состоящая из нескольких газов, не вступающих между собой в химические реакции. Каждый газ в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси. Молекулы газа создают давление на стенки сосуда, которое называется парциальным (частичным). При этом считается, что каждый газ, входящий в газовую смесь, подчиняется уравнению состояния Клапейрона, т.е. он является идеальным газом. Газовая смесь идеальных газов подчиняется закону Дальтона — общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих газовую смесь:

p = p₁ + p₂ +…+ p_n = , (2.1)

Парциальное давление — это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

Параметры газовой смеси могут быть вычислены по уравнению Клапейрона

,

где все величины, входящие в уравнение, относятся к газовой смеси.

Задачей расчета является определение при заданном составе смеси средней молекулярной массы, или газовой постоянной смеси, после чего получение всех остальных параметров можно произвести по уравнению состояния для смеси.

Газовая смесь может быть задана массовыми, объемными и мольными долями.

Массовой долей (массовой концентрацией) называется отношение массы каждого газа к общей массе смеси.

, доли ед.; кг; ,

где g_i — массовая доля i-го газа; m_i — масса i-го газа, кг; m — масса газовой смеси, кг; i = 1, 2, …, N — число компонентов составляющих газовую смесь.

Объемной долей (объемной концентрацией) называется от-

ношение парциального (приведенного) объема каждого газа к общему объему смеси газов:

доли ед.; м 3 ; ,

где r_i — объемная доля концентрация i-го газа; V_i — парциальный объем i-го газа, м 3 ; V — объем, занимаемый газовой смесью, м 3 .

Парциальным объемом называется объем, который занимал бы этот газ, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси газов.

Парциальный объем каждого газа можно определить по закону Бойля-Мариотта. При постоянной температуре будем иметь:

м 3 .

Задание смеси мольными долями равнозначно заданию ее объемными долями. Мольной долей называется отношение числа киломолей каждого газа М_i к числу киломолей газовой смеси М. Так как объемы 1 кмоля различных газов при одинаковых давлениях и температуре равны, то

,

где x_i — мольная доля (мольная концентрация) i-го газа.

Мольная масса газа есть масса, численно равна молекулярной массе, отнесенной к 1 киломолю газа

[кг/кмоль].

Мольные доли будут равны

доли ед.

Для плотности газа можно написать

[кг/м 3 ]. .

Подставив соотношение плотностей в выражение для мольной концентрации, будем иметь

.

Источник

Основные определения. Способы задания газовых смесей

В качестве рабочего тела тепловых двигателей и установок используется смесь различных газов, близких по своим свойствам к идеальным газам. Например, воздух представляет газовую смесь, состоящую из азота, кислорода, углекислого газа, водяных паров и одноатомных газов. Поэтому для решения практических задач необходимо уметь определять основные параметры газовой смеси.

Под газовой смесью понимается механическая смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ в смеси, независимо от других газов, полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси. Молекулы каждого газа смеси создают давление на стенки сосуда, которое называется парциальным (частичным).

Газовая смесь идеальных газов подчиняется закону Дальтона: общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих смесь:

Р = Р₁ +Р₂ + . + Р_n = Р_i, (2.15)

где Р_i— парциальные давления.

Парциальным давлением называют такое давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

Параметры газовой смеси могут быть вычислены по уравнению Клапейрона PV = mRT, где все величины, входящие в уравнение, относятся к смеси газов.

Задачей расчета газовой смеси является определение на основании заданного состава смеси средней молярной массы или газовой постоянной смеси газов, после чего получение всех остальных параметров можно произвести по уравнению состояния для смеси.

Газовая смесь может быть задана массовыми, объемными и мольными долями.

Массовой долей называют отношение массы каждого газа к общей массе смеси:

где g₁, . g_n — массовые доли; m₁, . m_n — масса каждого газа;m— масса всей смеси.

Сумма всех массовых долей равна единице:

g₁ + g₂ + . + g_n = g_i = 1 (2.17)

Сумма масс всех газов равна массе смеси:

m₁ + m₂ + . + m_n = m_i = m.(2.18)

Объемной долей называют отношение парциального объема каждого газа к общему объему смеси газов:

где r_1, . r_n — объемные доли; V₁, . V_n — парциальные объемы каждого газа;

V — объем смеси газов.

Парциальным объемом газа называют объем, который занимал бы этот газ, если бы его температура и давление равнялись температуре и давлению смеси газов. Парциальный объем каждого газа можно определить по закону Бойля-Мариотта. При постоянной температуре имеем:

Сложив правые и левые части этих выражений и учитывая закон Дальтона, получим:

V₁ + V₂ + . + V_n = V_i = V,(2.21)

т.е. сумма парциальных объемов газов, составляющих смесь, равна объему смеси газов.

Сумма объемных долей равна единице:

r₁ + r₂ + . + r_n = r_i = 1 (2.22)

Задание смеси мольными долями равнозначно заданию ее объемными долями. Действительно, если мольной долей назвать отношение числа киломолей каждого газа (М_i) к числу киломолей смеси газов (М), то учитывая, что

и

(2.23)

Из закона Авогадро (r₁/r₂ = m₁/m₂ — плотности газов, находящихся при одинаковых температурах и давлениях, прямо пропорциональны их молярным массам) следует то, что при одинаковых Р и Т

. (2.24)

. (2.25)

Источник