Домашнее задание по термодинамике на тему Газовые смеси и теплоемкости. хз вообще. Газовые смеси и теплоёмкость
![]()
|
Газовые смеси и теплоёмкостьВ энергетических установках (ЭУ) в качестве теплоносителей выступают смеси газов (воздух, продукты сгорания топлив и пр.). Чистые вещества, составляющие смесь, называются её компонентами. Свойства смеси определяются свойствами отдельных компонентов и составом смеси. В качестве примера газовой смеси, которая может быть использована в качестве рабочего тела в замкнутых ЭУ, является смесь гелия и ксенона. Особенностью применения данной смеси является отсутствие химического взаимодействия её компонентов с элементами конструкции установки. Расчётное задание В объеме при давлении и температуре хранится смесь газа гелия He (атомная масса 4,003 а.е.м.) и ксенона Xe (атомная масса 131,3 а.е.м.). Состав смеси задан массовыми долями компонентов ![]() ![]() Считая газы идеальными, определить: 1) относительный мольный (объёмный) состав смеси ![]() 2) газовые постоянные компонентов и смеси ![]() 3) среднюю молярную массу смеси , 4) парциальные давления ![]() ![]() 5) плотности компонентов и смеси при нормальных условиях ( ![]() ![]() 6)парциальные плотности компонентов (т.е. плотности при ![]() 7) массу компонентов ![]() ![]() 8) энтальпию, внутреннюю энергию и энтропию компонентов ![]() ![]() ![]() 9) изобарную и изохорную истинные теплоемкости компонентов и смеси при условиях хранения: А) массовые Б) мольные В) объёмные (для 1 нм3, т.е. при нормальных условиях). Таблица 1. Исходные данные для расчёта.
Расчет 1.Определение относительного мольного (объёмного) состава смеси ![]() Из определения ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для исходных компонентов смеси получаем: ![]() ![]() 2.Расчёт газовых постоянных компонентов и смеси ![]() Из определения ![]() ![]() ![]() Определим газовую постоянную смеси, так как ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() тогда для данной смеси получаем: ![]() 3.Определение средней молярной массы смеси. Имеем: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для проверки воспользуемся значением газовой постоянной, полученной в пункте 2: ![]() 4.Определение парциальных давлений ![]() ![]() Воспользуемся УСИГом ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для компонентов смеси получаем: ![]() ![]() ![]() ![]() Проверка: ![]() ![]() 5. Плотности компонентов и смеси при нормальных условиях ( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() В качестве нормальных условий принимаются значения температуры и давления T=273,15 K и давления p = 101325 Па. Определим объём одного моля газа при НУ из УСИГ ![]() ![]() Тогда для компонентов и смеси получаем ![]() ![]() ![]() Проверка: ![]() 6. Парциальные плотности компонентов (т.е. плотности при ![]() Из определения парциальной плотности компонента смеси получаем: ![]() ![]() Проверка: ![]() 7.Определение массы компонентов ![]() Из УСИГ получаем: ![]() Из определения массовой доли следует, что ![]() ![]() ![]() Проверка: Согласно соотношению m = Σ ![]() ![]() Запишем УСИГ для смеси при нормальных условиях ![]() ![]() 8. Расчёт энтальпии, внутренней энергии и энтропии компонентов ![]() ![]() ![]() Из таблицы для T=1300 К =1026,85 ºC и при p=20 барнайдем значения h и s при p=20 бар : ![]() ![]()
![]() ![]() ![]() Из таблицы для T=1300 Ки при p=20 бар найдем значения h и s : ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для смеси: ![]() ![]() ![]() ![]() 9. Определение изобарной и изохорной истинных теплоемкостей компонентов и смеси при условиях хранения. Из таблицы для Т=1300 К и р=20бар удельные изобарные теплоемкости: ![]() ![]() Из уравнения Майера для идеального газа находим удельные изохорные теплоемкости: ![]() ![]() Удельная теплоемкость смеси в изобарном процессе: ![]() Удельная теплоемкость газовой смеси в изохорном процессе: ![]() Теперь переходим к нахождению истинных значений А)Массовые Из взаимосвязи истинной и удельной теплоемкостей в изобарном и изохорном процессе получаем: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Проверка: ![]() Б) Мольные. Из взаимосвязи удельной и мольной теплоёмкостей получаем: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Проверка: ![]() В) Объёмные при НУ. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |