Смесь идеальных газов состоит из 20 кг N2

1. Определим массу смеси газов:
Mсм=mСO2+mO2+mN2=16+4+20=40 кг.
2. Рассчитаем массовые доли в газовой смеси:
mСO2=MСO2Mсм=1640=0,4;
mO2=MO2Mсм=440=0,1;
mN2=MN2Mсм=2040=0,5.
3. Выразим газовую постоянную смеси газов через газовые постоянные отдельных компонентов смеси:
Rсм=1imi∙Ri=mСO2∙RСO2+mO2∙RO2+mN2∙RN2,
где RСO2, RO2, RN2-газовые постоянные компонентов смеси, из справочных данных.
RСO2=188,9 Дж/кг∙К;
RO2=259,8 Дж/кг∙К;
RN2=296,8 Дж/кг∙К;
Rсм=0,4∙188,9+0,1∙259,8+0,5∙296,8=249,94 Дж/кг∙К;
4. Определим молярную массу смеси:
Rсм=8314μсм,
μсм=8314Rсм=8314249,94=33,264 г/моль.
4. Из уравнения состояния найдем объем смеси в начальном состоянии:
p1∙V1=Mсм∙Rсм∙T1,
где T1=t1+273=60+273=333 К- абсолютная температура смеси газов в начальном состоянии.
V1=Mсм∙Rсм∙T1p1=40∙249,94∙3330,1∙106=33,292 м3.
5 . Найдем массовую теплоемкость смеси газов при постоянном давлении:
cpсм=mСO2∙cpСO2+mO2∙cpO2+mN2∙cpN2,
где cpСO2,cpO2,cpN2 - массовые теплоемкости компонентов смеси при постоянном давлении, принимаем по справочным данным.
cpСO2=0,82 кДж/кг∙К;
cpO2=0,915 кДж/кг∙К;
cpN2=1,04 кДж/кг∙К;
cpсм=mСO2∙cpСO2+mO2∙cpO2+mN2∙cpN2=0,4∙0,82+0,1∙0,915+0,5∙1,04=0,9395 кДж/кг∙К.
6. Найдем массовую теплоемкость смеси газов при постоянном объеме:
cvсм=mСO2∙cvСO2+mO2∙cvO2+mN2∙cvN2,
где cvСO2,cvO2,cvN2 - массовые теплоемкости компонентов смеси при постоянном давлении, принимаем по справочным данным.
cvСO2=0,82 кДж/кг∙К;
cvO2=0,65 кДж/кг∙К;
cvN2=0,74 кДж/кг∙К;
cvсм=mСO2∙cvСO2+mO2∙cvO2+mN2∙cvN2=0,4∙0,82+0,1∙0,65+0,5∙0,74=0,723 кДж/кг∙К.
7