Смеси идеальных газов

На практике в качестве рабочих тел часто используются смеси газов, состав которых не меняется в процессе смешения. При этом каждый компонент смеси, находясь в общем объеме V _с, имеет давление смеси p _с и температуру смеси T _с. Согласно закону Дальтона

, (2.1)

где p_i – парциальное давление i -го компонента (давление, которое имел бы газ, входящий в состав смеси, если бы он один занимал весь объем смеси при той же температуре).

Смесь газов задается массовыми, объемными или мольными долями, определяемыми соответственно как:

, (2.2)

где M_i, М _с, кг – массы i -го компонента и всей смеси;

V_i, м³ – приведенный объем компонента (объем, который бы он занимал при давлении и температуре смеси);

N_i, N _с – число молей i -го компонента и суммарное число молей смеси соответственно.

При этом объемные и мольные доли численно равны , а также выполняются условия

Для перевода массовых долей в объемные можно использовать выражение

(2.3)

где , кг/кмоль – молекулярная масса компонента и кажущаяся молекулярная масса смеси соответственно.

Объемные доли в массовые пересчитываются по формуле

. (2.4)

Кажущаяся молекулярная масса смеси находится как

. (2.5)

Газовая постоянная смеси

. (2.6)

Плотность смеси

. (2.7)

Парциальные давления компонентов

. (2.8)

Задачи

2.1. В двух баллонах, соединенных трубой с вентилем, находятся: в первом, объемом 0, 5 м³ – углекислый газ СО₂ при температуре 27 ^оС и избыточном давлении 3 ат; во втором, объемом 1, 2 м³ – кислород при температуре 57 ^оС и избыточном давлении 2 ат. Определить массовый и объемный состав смеси, газовую постоянную и молекулярную массу смеси, давление смеси и парциальные давления компонентов после открытия вентиля, если установившаяся температура смеси будет равна 43 ^оС. Барометрическое давление принять равным 1 ат.