Тема 1. ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА

Вариант	А	Б	В	Массовая концентрация, %			Т1,К	Т2,К	Р2, мпа
				А	Б	В
3	N2	CH4	C3H8	8	23	69	350	390	10

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(N₂)=80∙10^-3кг; m(CH₄)=230∙10^-3кг; m(C₃H₈)=690∙10^-3кг.

M(N₂)=28∙10^-3кг/моль; M(CH₄)=16∙10^-3кг/моль; M(C₃H₈)=44∙10^-3кг/моль.

Согласно уравнению это соответствует следующему числу молей:

_N2= 80∙10^-3/28,0∙10^-3= 2,86 молей;

_СН4= 230∙10^-3/16,010^-3 = 14,38 молей;

_С3Н8=690∙10^-3/44,010^-3 = 15,68 молей.

Общее число молей равно: _СМ=2,86+14,38+15,68=32,92 молей.

По уравнению молярные доли газов равны:

y _N2= 2,86/32,92 = 0,087;

y _СН4= 14,38/32,92 = 0,437;

y_С3Н8 = 15,68/32,92 = 0,476.

Объемные концентрации идеальных газов (%) равны их молярным долям. Умноженным на 100 (1.8). Таким образом, объемный состав смеси следующий: азот – 8,7%; метан – 43,7%; пропан –47,6%.

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

---

Р_N2= Р_см.y_N2 = 1013250,087 = 8815,3 Па;

Р_СН4= Р_см.y_СН4 = 1013250,437= 44279,0 Па;

Р_С3Н8 = 1013250,476= 48230,7 Па.

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

V_СМ = _СМ = (32,928,314350) /101325 = 0,945 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 (Р_СМ больше Р_КР) плотность реальных газов () рассчитывается по уравнению:

_см = .

Для вычисления z_см выпишем из таблицы 1.2 критические параметры газов:

Газ	Критическая температура ТКР,К	Критическое давление РКР, МПа
N2	126,2	3,39
СН4	190,7	4,70
С3Н8	369,8	4,3

Молярные доли газов равны (см. задачу 1):

y _N2= 0,087; y _СН4= 0,437; y_С3Н8 = 0,476.

По уравнениям вычислим псевдокритические параметры газовой смеси.

Т_ПКР= Т_КР(N₂)  y_N2 + Т_КР(СН₄)  y_СН4 + Т_КР(С₃Н₈)  y_С3Н8=126,20,087+190,70,437+369,80,476=269,94 К;

Р_ПКР= P_КР(N₂)  y_N2 + P_КР(СН₄)  y_СН4 + P_КР(С₃Н₈)  y_С3Н8=3,390,087+4,700,437+4,30,476=4,39 МПа

Приведенные критические параметры равны:

Т_ПР=Т_СМ/ Т_ПКР=390/269,94=1,44; Р_ПР=Р_СМ/ Р_ПКР=10,0/4,39=2,28.

Коэффициент сжимаемости z_см находим по приведенным параметрам, используя график (см. рис.1.1): z_см = 0,77.



Средняя молярная масса газовой смеси равна :

---

М_СМ = М_N2y_N2 + М_СН4y_СН4+М_С3Н8y_С3Н8 = (28,00,087+16,00,437+44,00,476) 10^-3=30,410^-3 кг/моль

Плотность газовой смеси будет равна:

_см = .

_СМ = (10,010⁶30,410^-3)/(0,778,314390) = 1,2210² кг/м³.

---

Смотрите также файлы

• Республика моя многонациональная.docx

• Занятие Растяжка. Комплекс Стретчинг.docx

• Разработка модели вентильного двигателя.docx

• Судебное разбирательство.docx

• Общие положения по организации и проведению занятий.docx