Решение. Абсолютные давления газов в баллонах до открытия задвижки согласно (1.1):

Абсолютные давления газов в баллонах до открытия задвижки согласно (1.1):

Массы газов в баллонах находятся из уравнения состояния идеального газа (1.4):

.

Здесь газовые постоянные компонентов рассчитываются как:

Масса смеси, согласно закону сохранения масс, находится как

.

Тогда массовый состав смеси можно найти по определению массовой доли (2.2):

а объемный состав смеси – по формуле (2.4):

причем выполняются равенства:

Молекулярная масса смеси согласно (2.5):

.

Газовая постоянная смеси по (2.6):

.

Давление смеси найдем из уравнения состояния идеального газа (1.4), записанного для смеси

,

где объем смеси найдется как сумма объемов первого и второго баллонов (объемом трубы пренебрегаем):

.

Тогда

.

Парциальные давления компонентов согласно (2.8) будут равны:

,

причем , т. е. закон Дальтона (2.1) выполняется.

2.2. Атмосферный воздух имеет следующий массовый состав: кислород О₂ – 23, 2 %, азот N₂ – 76, 8 %. Определить объемный состав воздуха, его газовую постоянную, молекулярную массу и парциальные давления кислорода и азота, если барометрическое давление воздуха 760 мм рт. ст.

Ответ:

2.3. Определить газовую постоянную смеси газов, образованной при смешении 1 м³ генераторного газа и 1, 5 м³ воздуха, взятых при нормальных физических условиях, и парциальные давления компонентов смеси. Плотность генераторного газа принять равной 1, 2 кг/м³.

Ответ:

2.4. Смесь 10 кг кислорода и 15 кг азота имеет давление 3 бар и температуру 27 ^оС. Определить объемный состав смеси, молекулярную массу, газовую постоянную и объем смеси, парциальные давления и приведённые объемы компонентов смеси.

Ответ: = 0, 368; = 0, 632; μ _с = 29, 47 кг/кмоль;

R_с = 282, 1 Дж/(кмоль× К); V _с= 7, 053 м³.

2.5. 0, 3 м³ воздуха смешиваются с 0, 5 м³ углекислого газа. Оба газа до смешения имели давление 6 бар и одинаковую температуру. Определить парциальное давление углекислого газа после смешения.

Ответ: = 3, 75 бар.

2.6. Известно, что перегретый водяной пар, содержащийся в атмосферном воздухе, с достаточной степенью точности может считаться идеальным газом. Вычислить массу водяных паров, содержащихся во влажном воздухе помещения размерами 6× 5× 3 м³ при давлении p = 745 мм рт. ст. и при температуре t = 20 ^оС, если парциальное давление водяных паров = 14 мм рт. ст.

Ответ: = 1, 24 кг.

2.7. Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. Известно, что на каждый килограмм сухого воздуха во влажном воздухе приходится d г/кг_с.в. водяного пара. Определить массовые и объемные доли сухого воздуха и водяного пара, плотность при нормальных условиях, газовую постоянную и молекулярную массу влажного воздуха, если d = 10 г/кг_с.в..

Ответ:

2.8. Горючая смесь состоит из водорода H₂ и этана C₂H₆ и задана объемными долями: . Подсчитать объем сухого воздуха, теоретически необходимый для сжигания 1 м³ смеси при нормальных физических условиях.