Практическая работа № 2.
Определение массового и объемного составов газовой смеси.
Задача 1. Для газовой смеси массой m= 20 кг, заданной объемными долями (r(N2) = 50%, r(CO2) = 20%, r(H2) = 30%) и занимающей объем V=17 м3 при температуре смеси Т= 280 К требуется определить: 1) газовую постоянную смеси;
2) давление смеси;
3) парциальные давления компонентов смеси.
Дано: | СИ | Решение: | |
m= 20 кг | Определяем газовую постоянную смеси: | ||
V=17 м3 | Rсм = 8314/(У r i . мi), | ||
r (N2) = 50%, | 0,50 | где r i - объемная доля компонента i; | |
r(CO2) = 20%, | 0,20 | мi – молекулярная масса вещества, | |
r(H2) = 30% | 0,30 | м (N2) = 28 г/моль м (СО2) = 44 г/моль м (Н2) = 2 г/моль | справочные данные |
Т= 280 К | |||
Rсм -? рсм -? р(N2), р(CO2), р (H2) -? | Вычислим: Rсм = 8314/(0,50 . 28 + 0,20 . 44 + 0,30 . 2) = 355Дж/(кг. K). |
Уравнение состояния смеси газов: p смV = mR см T, отсюда давление смеси:
p см = mR см T / V = 20 . 355 . 280 / 17 = 117040 Па.
Тогда парциальное давление компонента смеси: рi = p см . r i .
Давление компонента N2 : p (N2) = 117040 . 0,50 = 58520 Па;
Давление компонента СО2 : p (СО2) = 117040 . 0,20 = 23408 Па;
Давление компонента N2 : p (Н2) = 117040 . 0,30 = 35 112 Па;
Задача 2. Гремучий газ по массе состоит из Н2 водорода и О2 кислорода. Определить объемный состав, газовую постоянную и плотность газа при барометрическом давлении р, МПа и температуре t, 0C.
Дано: | СИ | Решение: |
m (Н2) = 11,1% | 0,111 | Молекулярная масса смеси: |
m (O2) = 88,9% | 0,889 | мсм =1/У (mi /мi), |
р = 0,1 МПа | 0,1 . 106 Па | где mi – массовая доля компонента; |
t = 150C. | Т= 273 + t = = 273+15=288 К | мi – молекулярная масса компонента |
Rсм -? ссм - ? | м (Н2) = 2 г/моль; м (О2) = 32 г/моль | справочные данные |
r (Н2), r (O2) - ? |
мсм = 1/(0,111/2 + 0,889/32) = 12, 005 г/моль.
Газовая постоянная смеси: Rсм = 8314/мсм,
Rсм = 8314/12,005 = 692 Дж/кг. К.
Объемная доля водорода: r H2 = m Н2 . мсм/м Н2 = 0,111 . 12,005/2 = 0,667.
Так как 1 = У ri, тогда 1 = r H2 + r О2 ,
тогда объемная доля кислорода: r О2 = 1- r H2 = 1- 0,667 = 0,333.
Плотность газовой смеси: ссм = рсм / Rсм. Т.
Подставив значения, получим: ссм = 0,1 . 106 /692 . 288 = 0,502 кг/м3.
