Химический состав газовой смеси

 

Химический состав газовой смеси может задаваться тремя различными способами.

Рассмотрим газовую смесь, состоящую из n компонентов. Смесь занимает объём Vсм, м3, имеет массу Мсм, кг, давление рсм, Па и температуру Тсм, К. Также число молей смеси равно Nсм, моль. При этом масса одного i-го компонента mi, кг, а число молей этого компонента νi, моль.

Очевидно, что:

 

, (4)

 

. (5)

 

Используя для рассматриваемой смеси закон Дальтона (2) и Амага (3) можно записать:

 

, (6)

 

, (7)

 

где рi – парциальное давление i-го компонента, Па; Vi – приведённый объём i-го компонента, м3.

Однозначно химический состав газовой смеси может быть задан либо массовыми, либо мольными, либо объёмными долями её компонентов:

 

, (8)

 

, (9)

 

, (10)

 

где gi, ki и ri – массовая, мольная и объёмная доли i-го компонента смеси соответственно (безразмерные величины).

Очевидно, что:

 

, , . (11)

 

Часто на практике химический состав смеси задаётся не долями i-го компонента, а его процентами.

Например, в теплотехнике приближённо принимается, что сухой воздух состоит из 79 объёмных процентов азота и 21 объёмного процента кислорода.

Процент i-го компонента в смеси вычисляется путём умножения его доли на 100.

Для примера с сухим воздухом будем иметь:

 

, . (12)

 

где и – объёмные доли азота и кислорода в сухом воздухе; N2 и О2 – обозначение объёмных процентов азота и кислорода соответственно, % (об.).

 

Примечание:

1) Мольные доли идеальной смеси численно равны объёмным долям: ki = ri. Докажем это.

Пользуясь определением объёмной доли (10) и законом Амага (3) можем записать:

, (13)

где Vi – приведённый объём i-го компонента, м3; νi – число молей i-го компонента, моль; – объём одного моля i-го компонента при давлении смеси рсм и температуре смеси Тсм, м3/моль.

Из закона Авогадро (см. п. 2.3 данного приложения) следует, что при одинаковых температуре и давлении один моль любого газа (компонента смеси) занимает один и тот же объём. В частности, при Тсм и рсм это будет некоторый объём V1, м3.

Сказанное позволяет записать равенство:

. (14)

Подставляя (14) в (13) получаем требуемое:

. (15)

2) Объёмные доли компонентов газовой смеси можно рассчитать, зная их парциальные давления. Покажем это.

Рассмотрим i-ый компонент идеальной газовой смеси в двух различных состояниях: когда он находится при своём парциальном давлении рi; когда он занимает свой приведённый объём Vi.

Уравнение состояния идеального газа справедливо для любых его состояний, в частности, и для двух, названных выше.

В соответствии с этим, и учитывая определение удельного объёма, можем записать:

, (16)

и

, (17)

где Ri – газовая постоянная i-го компонента смеси, Дж/(кг·К).

После деления обоих частей (16) и (17) друг на друга получаем требуемое:

. (18)

Из (18) видно, что парциальные давления компонентов смеси можно рассчитать по её химическому составу, при известном общем давлении смеси рсм:

. (19)

 

 








Дата добавления: 2015-03-19; просмотров: 1144;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.011 сек.