Файл: 1. газообразное состояние вещества.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.11.2023

Просмотров: 24

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Тема 1. ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА


Вариант

А

Б

В
Массовая концентрация, %

Т1,К

Т2,К

Р2,

мпа

А
Б
В

5
СН4
С2Н6
С5 Н12
15
35
60
380
480
12

Задача №1. В таблице 1 приведен массовый состав (%) смеси газов А, Б, В. При давлении Р1 = 101325 Па и температуре Т1 (см. табл. 1) смесь подчиняется законам идеальных газов.

Вычислите: а) объемный состав смеси;

б) парциальные давления компонентов;

в) объем1 кг смеси.

  1. Решение. В 1кг смеси содержится:

m(СН4)=150∙10-3кг; m(C2H6)=350∙10-3кг; m(C5H12)=600∙10-3кг.

M(СН4)=16∙10-3кг/моль; M(C2H6)=30∙10-3кг/моль; M(C5H12)=72∙10-3кг/моль.

Согласно уравнению это соответствует следующему числу молей:

CH4= 150∙10-3/16,0∙10-3=9,37 молей;

C2H6= 350∙10-3/30,010-3 = 11,66 молей;

C5H12=600∙10-3/72,010-3 = 8,33 молей.

Общее число молей равно: СМ=9,37+11,66+8,33=29,36 молей.

По уравнению молярные доли газов равны:

y CH4= 9,37/29,36 = 0,319;

y C2H6= 11,66/29,36 = 0,397;


y C5H12 = 8,33/29,36 = 0,284.

Объемные концентрации идеальных газов (%) равны их молярным долям. Умноженным на 100 (1.8). Таким образом, объемный состав смеси следующий: метан – 31,9%; этан –39,7%;гептан 28,4%.

2). Парциальные давления газов равны общему давлению газовой смеси, умноженному на молярную долю газа:

Р CH4= Рсм.y CH4 = 1200000,319 = 38280 Па;

Р C2H6= Рсм.y C2H6 = 1200000,397= 47640 Па;

Р C5H12 = 1200000,284= 34080Па.

3) Объем 1кг смеси вычисляется по уравнению Клапейрона-Менделеева (1.11):

VСМ = СМ = (29,368,314380) /120000 = 0,772 м3.

Здесь СМ – число молей газов в 1 кг смеси.

Задача №2.Вычислитеплотностьсмеси при температуре Т2 и внешнем давлении Р2 (см. табл. 1). Критические параметры газов приведены в таблице 2. Коэффициент сжимаемости найдите по графику (рис.1) и таблице 3.

Решение. При данных условиях (РСМ больше РКР) плотность реальных газов () рассчитывается по уравнению:

см = .

Для вычисления zсм выпишем из таблицы 1.2 критические параметры газов:

Газ
Критическая температура ТКР,К
Критическое давление РКР, МПа

CH4
190,7
4,7

C2H6
306,2
4,9

C5H12
470,4
3,4


Молярные доли газов равны (см. задачу 1):

y CH4= 0,319; y C2H6= 0,397; y C5H12 = 0,284.

По уравнениям вычислим псевдокритические параметры газовой смеси.

ТПКР= ТКР(СН4)  yСН4 + ТКР(C2H6)  yС2Н6 + ТКР(С6Н12)  yС6Н12=190,70,319+306,20,397+470,40,284=315,98 К;

РПКР= PКР(N2)  yN2 + PКР(СН4)  yСН4 + PКР(С3Н8)  yС3Н8=4,7
0,087+4,90,437+3,40,476=4,12 МПа

Приведенные критические параметры равны:

ТПР=ТСМ/ ТПКР=480/315,98=1,52; РПР=РСМ/ РПКР=12,0/4,12=2,9.

Коэффициент сжимаемости zсм находим по приведенным параметрам, используя график (см. рис.1.1): zсм = 0,840.

Средняя молярная масса газовой смеси равна :

МСМ = МСН4yСН4 + МС2Н6yС2Н6+МС5Н12yС5Н12 = (20,00319+30,00,397+72,00,284) 10-3=38,710-3 кг/моль

Плотность газовой смеси будет равна:

см = .

СМ = (12,010638,710-3)/(0,848,314480) = 1,33102 кг/м3.

Смотрите также файлы