Студопедия — Газовые смеси. Закон Дальтона
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Газовые смеси. Закон Дальтона






 

Парциальным давлением называется та часть общего давления газовой смеси, которая обусловлена данным газом или паром. Парциальное газа в смеси равно тому давлению газа в смеси, которым он обладал бы один, занимая такой же объём, какой занимает смесь при той же температуре.

Закон Дальтона. При отсутствии химических реакций общее давление газовой смеси Робщ равно сумме парциальных давлений всех входящих в неё газов р1, р2, р3 …, рn:

Робщ = р1 + р2 + … + рn. (62)

Парциальное давление данного газа пропорционально доле его молекул от общего количества молекул смеси (мольной доле):

pi = Pобщ·Xi = Pобщ· . (63)

Мольная доля Хi – есть отношение числа молей данного вещества – ni (или определённого вида частиц) к общему числу молей вещества (или частиц), находящихся в системе ni.

Мольную долю можно относить либо ко всей системе, либо к какой-то фазе. В последнем случае берётся отношение числа молей данного вещества в этой фазе к общему числу молей вещества, образующих данную фазу. Сумма мольных долей всех веществ, образующих систему (или фазу), равна единице.

Состав газовых смесей можно выразить также с помощью весовых, объёмных частей. Весовой долей данного газа в смеси называется отношение массы этого газа к массе газовой смеси. Если обозначим весовые доли газов через G1, G2, G3, …, Gi; а массы газов в смеси – через m1, m2, m3, …, mi и общую массу газовой смеси – через m, то тогда получаем:

G1 = G2 = G3 = … Gn = (64)

Но

G1 + G2 + G3 + … + Gn =1

и

m1 + m2 + m3 + … + mn = m.

Чтобы выразить состав газовой смеси в объёмных единицах, необходимо объёмы газов, составляющих смесь, привести к одному давлению и одной температуре. Объём отдельного газа, входящего в состав смеси, приведённого к давлению смеси, называется приведённым объёмом. Для того, чтобы найти приведённый объём газа при давлении газовой смеси Робщ и температуре Т, необходимо воспользоваться законом Бойля - Мариотта:

p1Vобщ = v1Pобщ; p2Vобщ = v2Pобщ; p3Vобщ = v3Pобщ; …; pnVобщ = vnPобщ,

где v1, v2, v3, …, vn – приведённые объёмы отдельных газов, составляющих смесь; р1, р2, р3, …, рn – парциальные давления отдельных газов;

v1 = v2 = v3 = …; vn = (65)

Сумма приведённых объёмов отдельных газов равняется общему объёму смеси:

v1 + v2 + v3 + … + vn = Vобщ.

Отношение приведённых объёмов отдельных газов к общему объёму смеси называется объёмной долей и выражается через r:

r1 = r2 = r3 = …; rn = (66)

Для газовых смесей состав, выраженный объёмными и мольными долями одинаков, т.е.:

…; (67)

Среднюю молекулярную массу газовой смеси, если известны объёмные доли газов в смеси, вычисляем по формуле:

Мср = М1r1 + M2r2 + M3r3 + … + Mnrn. (68)

 

 

Пример 7. Приведите к нормальным условиям газ (вычислите объём V, который занимает данное количество газа при 273 К и 1, 0133·105Па), если при 373 К и 1, 333·103 Па его объём равен 3·10-2м3.

Решение. По уравнению (59) определяем объём газа:

Пример 8. Газ под давлением 1, 2·105 Н/м2 занимает объём 4, 5 л. каково будет давление, если, не изменяя температуры, увеличить объём до 5, 5 л?

Решение. Используя закон Бойля – Мариотта (52):

,

откуда получаем

Р2 = ,

Пример 9. Вычислите парциальные объёмы водяного пара, азота и кислорода и парциальные давления азота и кислорода во влажном воздухе. Общий объём смеси 2·10-3 м3, общее давление 1, 0133·105 Па, парциальное давление паров воды 1, 233·104 Па. Объёмный состав воздуха 21% О2 и 79% N2,

Решение. Вычисляем парциальный объём паров воды V по уравнению (65):

vn =

V =

Вычисляем парциальные объёмы О2 и N2:

V + V = V - V = 0, 002 – 0, 00024 = 1, 76·10-3м3.

V / V = 0, 21/0, 79.

Отсюда

V = 1, 76·10-3м3 · 0, 21 = 0, 37·10-3м3;

V = 1, 76·10-3м3 · 0, 79 = 1, 39·10-3м3.

Вычисляем парциальное давление О2 по уравнению (63):

Р = Р· х ,

х = V / V = 0, 37·10-3м3/ 2·10-3м3 = 0, 186;

Р = 1, 0133·105 Па· 0, 186 = 1, 866 · 104 Па;

а так как Р = Р + Р + Р , то

Р = 1, 0133·105 Па - 1, 866 · 104 Па - 1, 233·104 Па = 7, 033·104 Па.

 

Вариант 1.

5. При нормальных условиях плотность двуокиси углерода 1, 977кг/м3. Каким давлением нужно сжать газ, чтобы плотность его при 0º С достигла 10 кг/м3?

 

6. Газовая смесь состоит из 3 м3 СО2, взятой при давлении 95 940 Н/м2, 4 м3 О2 при давлении 106 600 Н/м2, 6 м3 N2 при давлении 93280 Н/м2. Объём смеси 10 м3. Определить парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси (температура постоянна).

Вариант 2.

5. Масса 1 м3 азота при 10º С и давлении 9, 86·104 Н/м2 равна 1, 175 кг. Какова масса этого же объёма азота под давлением 1, 092·105 Н/м2 при той же температуре?

 

6. Сухой воздух имеет примерно следующий состав (об.%): N2 78, 09; О2 20, 95; Ar 0, 93; СО2 0, 03 %. Определить массу 40 м3 сухого воздуха при 22º С и нормальном давлении.

Вариант 3.

5. При 37º С объём газа равен 0, 50 м3. Какой объём займёт газ при 100º С, если давление останется постоянным?

 

6. Газовая смесь приготовлена из 3 л СН4 при давлении 95 940 Н/м2; 4 л Н2 при давлении 83 950 Н/м2 и 1 л СО при давлении 108 700 Н/м2. Объём смеси равен 8 л. определить парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси.

Вариант 4.

5. При 18º С давление в баллоне с азотом 1, 621·106 Н/м2. При какой температуре давление возрастёт в два раза?

 

6. Рассчитать общее давление газов в сосуде ёмкостью 200 л, если в нём при 135º С содержится смесь 82, 1 г бензола и 23, 6 г толуола.

Вариант 5.

5. Вычислить объём дымовых газов при нормальном давлении, если их объём при давлении 9, 888·104 Н/м2 и постоянной температуре равен 10м3?

 

6. Колошниковый газ имеет примерный состав (об.%): СО 28; Н2 3; СО2 10; N2 59. вычислить парциальные давления составляющих смесь газов, если общее давление газовой смеси 106 400 Н/м2.

Вариант 6.

5. Под каким давлением находится кислород, если плотность его при 0º С равна 6, 242 кг/м3? Плотность кислорода при н.у. 1, 429 кг/м3.

 

6. Газ подземной газификации имеет примерно следующий состав (об.%): СО 12; Н2 14; N2 62, 2; СО2 10 и СН4 1, 8. Определить состав данной смеси газов в весовых процентах.

Вариант 7.

5. Давление кислорода в баллоне при 15º С равно 1, 255·107 Н/м2. На сколько понизится давление газа, если охладить баллон до -33º С?

 

6. Генераторный газ имеет приблизительно следующий состав (вес.%): СО2 12; Н2 14; СО 20; N2 54. Вычислить содержание каждой составной части генераторного газа по объёму.

Вариант 8.

5. Сколько кубических метров двуокиси углерода при 22º С и99289 Н/м2 можно получить при обжиге 1000 кг известняка с содержанием 90% СаСО3?

 

6. В баллоне ёмкостью 20 л при 18º С находится смесь 28 г кислорода и 24 г аммиака. Определить парциальные давления каждого из газов и общее давление смеси.

Вариант 9.

5. Определить давление, под которым будут находиться 13, 5 г окиси углерода в сосуде ёмкостью 8 л при 150º С?

 

6. Рассчитать общее давление газовой смеси, состоящей из 40 г этилена и 30 г метана и находящейся в сосуде ёмкостью 100 л при 25º С.

Вариант 10.

5. Наивысшая температура в газгольдере летом 40º С, наименьшая зимой - -30º С. На сколько больше (по массе) метана может вместить газгольдер ёмкостью 2000 м3 зимой, чем летом при нормальном давлении?

 

6. В сосуде ёмкостью 2 л находится 5, 23 г азота и 7, 10 г водорода. вычислить общее давление смеси газов при 25º С.







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 2066. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Опухоли яичников в детском и подростковом возрасте Опухоли яичников занимают первое место в структуре опухолей половой системы у девочек и встречаются в возрасте 10 – 16 лет и в период полового созревания...

Способы тактических действий при проведении специальных операций Специальные операции проводятся с применением следующих основных тактических способов действий: охрана...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

Методика исследования периферических лимфатических узлов. Исследование периферических лимфатических узлов производится с помощью осмотра и пальпации...

Роль органов чувств в ориентировке слепых Процесс ориентации протекает на основе совместной, интегративной деятельности сохранных анализаторов, каждый из которых при определенных объективных условиях может выступать как ведущий...

Лечебно-охранительный режим, его элементы и значение.   Терапевтическое воздействие на пациента подразумевает не только использование всех видов лечения, но и применение лечебно-охранительного режима – соблюдение условий поведения, способствующих выздоровлению...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2023 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия