19. Определить теплоемкость природного газа следующего состава (в об. %): СН₄ - 90,31, С₂Н₆ - 3,2, С₃Н₈ - 1,1, N₂ - 4,32, С0₂ - 0,55, СО - 0,52 при температуре 835 °С.
Решение:

Выпишем табличные значения молярных теплоемкоскостей веществ при 298К и коэффициенты интегрального уравнения зависимости С_р⁰ = f(T):

Соединение	Ср0298 Дж/моль·К	a	b·103	c·106	c’·10-5
СН4	35,79	17,45	60,46	-1,117	-
С2Н6	52,7	4,494	182,26	-74,86	-
С3Н8	73,51	-4,8	307,3	-160,2	-
N2	29,1	27,87	4,27	-	-
С02	37,13	44,14	9,04	-	-8,53
СО	29,15	28,41	4,1	-	-0,46

Определим температурные зависимости Сp,i для всех реагентов, используя уравнение и термодинамические данные в таблице:



Определим темплоемкости веществ при температуре 835 °С (1108 К):


Переведем значения объемных долей в мольные доли.

Пусть общий объем природного газа равен 100 м³. Тогда объемы компонентов равны (в м³):

СН₄ - 90,31, С₂Н₆ - 3,2, С₃Н₈ - 1,1, N₂ - 4,32, СO₂ - 0,55, СО - 0,52.
Определим количество моль каждого компонента смеси по уравнению Менделеева-Клайперона:

,

где P – давление газа, Па (если не указано, то давление стандартное 101325 Па);

---

V – объем газа, м³;

T – абсолютная температура газа, К;

R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/моль·K.


Аналогично рассчитываем количество моль каждого компонента и полученные данные сведем в таблицу:

	М, г/моль	Объем, м3	n, моль	мол. %
СН4	16	90,31	15893,61	82,61
С2Н6	30	3,2	1055,94	5,49
С3Н8	44	1,1	532,37	2,77
N2	28	4,32	1330,48	6,92
СO2	44	0,55	266,18	1,38
СО	28	0,52	160,15	0,83
Итого		100	19238,73	100

Если состав смеси задан мольными долями, то молярная теплоемкость смеси можно определить по формуле:

с = n₁·c₁ + n₂·c₂ + n₃·c₃ +… + n_n·c_n

где n₁, n₂, …, nn; c₁, c₂, …, c_n – соответственно мольные доли и рассчитанные молярные теплоемкости компонентов газов, входящих в состав смеси.
Теплоемкости компонентов при 835 °С – табличные значения:

Компонент	мол. %	Теплоемкость, Дж/моль·К	nn·cn
СН4	82,61	83,068	68,623
С2Н6	5,49	114,54	6,288
С3Н8	2,77	139,02	3,8508
N2	6,92	32,601	2,256
С02	1,38	53,462	0,7378
СО	0,83	32,915	0,2732
Итого	100		82,03

---

Тогда теплоемкость смеси равна:

с = 82,61·83,068/100 + 5,49·114,54/100 + 2,77·139,02/100 + 6,92·32,601/100 + 1,38·53,462/100 + 0,83·32,915/100 = 82,03 кДж/моль·К

Ответ: 82,03 Дж/моль·К

---

Смотрите также файлы

• Проверяемое задание 5.docx

• Педагогические приемы на современном уроке Словарь по образованию и педагогике гласит.docx

• Недостатки дерева решении Дерево решений это один из алгоритмов машинного обучения. Алгоритм основан на правиле Если, то.pptx

• Урока по теме "Деление с остатком".docx

• 8. 2 Асфальт бетонны рылымды механикалы асиеттері.docx