Газовая смесь состоит из нескольких компонентов, содержание которых в смеси задано в процентах по объёму: СО2 = 18%; CО =4%; N2 = 78%.
Определить:
1) кажущуюся молекулярную массу смеси;
2) газовую постоянную смеси;
3) средние мольную, объёмную и массовую теплоёмкости смеси при постоянном давлении в пределах температур от t1 = 3000C до t2 = 9000C.
Решение
Кажущаяся молекулярная масса смеси:
μСМ = ∑(ri·μi),
где μi - молекулярная масса компонентов смеси;
ri - объёмные доли компонентов смеси.
μСМ=r(СО2)·μ(СО2)+r(CO)·μ(CO)+r(N2)·μ(N2)=0,18·44+0,04·28+0,78·28=30,88.
2.Газовая постоянная смеси.
RСМ = R / μСМ ,
где R = 8314 Дж/(кг·К) – универсальная газовая постоянная.
RСМ = 8314 / 30,88 = 269 Дж/(кг·К).
3.Перевод объёмных долей в массовые.
gi =ri·μi / (∑( ri·μi),
g(CО2)=r(СО2)·μ(СО2)/[r(СО2)·μ(СО2)+r(CO)·μ(CO)+r(N2)·μ(N2)]= =0,18·44/30,88=0,257;
g(CO) = r(CO)·μ(CO)/[r(СО2)·μ(СО2)+r(CO)·μ(CO)+r(N2)·μ(N2)] = =0,04·28/30,88=0,091;
g(N2) = r (N2)·μ(N2)/[r(СО2)·μ(СО2)+r(CO)·μ(CO)+r (N2)·μ(N2)]=0,78·28/30,88 =0,652.
4
. Средние мольная, объёмная и массовая теплоёмкости смеси при постоянном давлении в пределах температур от t1 =300 0C до t2 = 900 0C.
Средняя массовая теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(Cpmсм)=(Cpmсм2·t2 - Cpmсм1·t1) / (t2 – t1);
(Cpmсм1) = gCO2·(CpmCO2)+gN2·(CpmN2) +gCO·(CpmCO)=0,257·0,8773+ 0,652·1,0324 + 0,091·1,0429 =0,994 кДж/(кг·К);
(Cpmсм2) = gCO2· (CpmCO2) +gN2· (CpmN2)+gCO· (CpmCO)=0,257·1,0203 + 0,652· 1,0598 + 0,091·1,0779=1,051кДж/(кг·К);
(Cpmсм)=(1,051·528 - 0,994·126)/(900-300)=1,069 кДж/(кг·К).
Средняя мольная теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(μCpmсм)=(Cpmсм)·μСМ =1,069·30,88 = 33,011кДж/(кмоль·К).
Средняя объёмная теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(C* pmсм)=(μCpmсм)/22,4=33,011/22,4=1,474кДж/(м 3·К).