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: 2173. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Почему важны муниципальные выборы? Туристическая фирма оставляет за собой право, в случае причин непреодолимого характера, вносить некоторые изменения в программу тура без уменьшения общего объема и качества услуг, в том числе предоставлять замену отеля на равнозначный...

Тема 2: Анатомо-топографическое строение полостей зубов верхней и нижней челюстей. Полость зуба — это сложная система разветвлений, имеющая разнообразную конфигурацию...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия