Газовая смесь состоит из =7 кг азота =2 кг углекислого газа и =1 кг окиси углерода

Объемную концентрацию компонентов газовой смеси определим обшей формуле [2]
 = ,
где   - молекулярная масса компонента, кг/кмоль.
В нашем случае имеем:
 = 28 кг/кмоль;   = 44 кг/кмоль;   = 28 кг/кмоль.
Подставив численные значения, получим.
rN2=7/28728+244+128×100=75,7%
rCO2=2/44728+244+128×100=13,6%
rCO=1/28728+244+128×100=10,6%
Проверка
 = 100%,
75,7 + 13,6 + 10,6 = 100%.
 
Средняя молекулярная масса смеси составляет:
μСМ=ri×μi=75,7×28+13,6×44+10,6×28100=30,1 кг/кмоль
Газовая постоянная смеси равна [2]
R=8314μ= 8314,4630,1=276,2 Дж /(кг×К)
Абсолютная температура изотермического процесса расширения газовой смеси
Т = T1 = Т2 = t1 + 273 = 7 + 273 = 280 К.
Масса газовой смеси равна
mсм =  = 7 + 2 +1 = 10 кг.
Работа изотермического расширения газовой смеси составляет
L=mсм×Rсм×T1×lnρ1ρ2
L=10×276,21000×280×ln31,5=537,1кДж
В процессе изотермического расширения газовой смеси количество подведенной теплоты в соответствии с первым законом термодинамики равно
Q = L = 537,1 кДж.
Объем газовой смеси в начале изотермического процесса расширения из уравнения состояния идеального газа составляет
V1=mсм×Rсм×T1ρ1
V1=10×276,2×2803×106=0,859 м3
 =   = 
Объем газовой смеси в конце изотермического процесса расширения по закону Бойля - Мариотта [2] равен
V2V1= ρ1ρ2
V2=0,837×31,5=1,674 м3
Парциальные давления составляющих газовой смеси в начальном состоянии определим по формуле [2]
p1i=ripi
Подставив численные значения, получим:
ρN2=75,7100×3=2,271 МПа
 ρCO2=13,6100×3=0,045 МПа
ρCO=10,6100×3=3,18 МПа
2,271Мпа +0,045МПа+3,18МПа
Изменение внутренней энергии  U и энтальпии  Hгазовой смеси в изотермическом процессе соответственно равны
 U= 0,
 H=0.
 
p-υ иT-s диаграммы процесса изотермического расширения газовой смеси приведены на рисунках 1 и 2
 Рисунок 1- p-υ диаграмма расширения газа при T = const
 
Рисунок 2- T-s диаграмма расширения газа при T = const