Газовой смесью понимается смесь отдельных газов, вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси. Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси. Газовая смесь подчиняется закону Дальтона: ║Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений ║отдельных газов, составляющих смесь.
Р = Р1 + Р2 + Р3 + . . . Рn = ∑ Рi , (2.14)
где Р1 , Р2 , Р3 . . . Рn – парциальные давления. Состав смеси задается объемными, массовыми и мольными долями, которые определяются соответственно по следующим формулам:
r1 = V1 / Vсм ; r2 = V2 / Vсм ; … rn = Vn / Vсм , (2.15) g1 = m1 / mсм ; g2 = m2 / mсм ; … gn = mn / mсм , (2.16) r1′ = ν1 / νсм ; r2′ = ν2 / νсм ; … rn′ = νn / νсм , (2.17)
где V1 ; V2 ; … Vn ; Vсм –объемы компонентов и смеси; m1 ; m2 ; … mn ; mсм – массы компонентов и смеси; ν1 ; ν2 ; … νn ; νсм – количество вещества (киломолей) компонентов и смеси. Для идеального газа по закону Дальтона:
r1 = r1′ ; r2 = r2′ ; … rn = rn′ . (2.18)
Так как V1 +V2 + … + Vn = Vсм и m1 + m2 + … + mn = mсм ,
то r1 + r2 + … + rn = 1 , (2.19) g1 + g2 + … + gn = 1. (2.20)
Связь между объемными и массовыми долями следующее:
g1 = r1∙μ1/μсм ; g2 = r2∙μ2 /μсм ; … gn = rn∙μn /μсм , (2.21)
где: μ1 , μ2 , … μn , μсм – молекулярные массы компонентов и смеси. Молекулярная масса смеси:
μсм = μ1 r1 + r2 μ2+ … + rn μn . (2.22)
Газовая постоянная смеси:
Rсм = g1 R1 + g2 R2 + … + gn Rn = = Rμ (g1/μ1 + g2/μ2+ … + gn/μn ) = = 1 / (r1/R1 + r2/R2+ … + rn/Rn) . (2.23)
Удельные массовые теплоемкости смеси:
ср см. = g1 ср 1 + g2 ср 2 + … + gn ср n . (2.24) сv см. = g1 ср 1 + g2 сv 2 + … + gn сv n . (2.25)
Удельные молярные (молекулярные) теплоемкости смеси:
срμ см. = r1 срμ 1 + r2 срμ 2 + … + rn срμ n . (2.26) сvμ см. = r1 сvμ 1 + r2 сvμ 2 + … + rn сvμ n . (2.27)
Тема 3. Второй закон термодинамики.