Контрольная работа по "Химии"

[pic 1]

СОДЕРЖАНИЕ

Задача 2        3

Задача 6        5

Задача 9        8

Задача 14        11

Список литературы        14

Приложение        15

Задача 2

Газовая смесь состоит из азота, кислорода, двуокиси углерода. Масса смеси М = 10 кг, давление Р, МПа, температура t, оС. Объемные доли компонентов: rN2, rO2, rCO2.

Определить массы компонентов, их парциальные объемы, парциальные давления. Вычислить кажущуюся малярную массу и газовую постоянную смеси. Найти количества теплоты, необходимые для нагрева газовой смеси на Δt = 10 оС при постоянном объеме и постоянном давлении.

Численные значения исходных данных принять по табл. 1.

Газовую смесь в целом и отдельные ее компоненты считать идеальными газами.

Таблица 1

Решение.

Кажущаяся молярная масса газовой смеси μ, кг/моль может быть выражена через объемные доли и молярные массы компонентов:

[pic 2],                                                            (1)

где [pic 3] - молярная масса компонента смеси, кг/кмоль; ri - объемная доля компонента; n - количество компонентов в смеси.

Для удобства обозначим газы N2, О2, СО2 в виде индексов соответственно «1», «2» и «3».

Численные значения молярных масс газов, входящих в смесь: μ1 = 28 кг/кмоль, μ2 = 16*2=32 кг/кмоль; μ3 = 12+16*2=44 кг/кмоль.

[pic 4] кг/кмоль.

Газовая постоянная рабочего тела, кДж/(кг К):

[pic 5],                                                               (2)

где [pic 6] = 8,314 кДж/(кмоль К) - универсальная газовая постоянная.

[pic 7]

Объем смеси V, м3, может быть найден из уравнения Клапейрона:

PV = МRT                                                         (3)

V = МRT / P = 10*0,22*103*(200+273) / (0,1*106) = 10,406 м3.

Парциальный объем Vi, м3, парциальное давление Рi, Па, массовую долю mi и массу Mi, кг, каждого компонента находят по формулам:

[pic 8],

[pic 9]

[pic 10],

[pic 11]

[pic 12],

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

Значения изобарных массовых теплоемкостей газов при заданной температуре:

Ср1 = 29,135/28 = 1,041 кДж / (кг∙К);

Ср2 = 29,935/32 = 0,935 кДж / (кг∙К);

Ср3 = 40,065/44 = 0,911 кДж / (кг∙К).

Изобарная массовая теплоемкость газовой смеси Ср может быть вычислена как сумма произведений теплоемкостей компонентов Срi на их массовые доли:

[pic 16];

[pic 17] кДж / (кг∙К).

Теплота, подводимая к газу при изобарном нагреве:

Q1 = M Cp Δt = 10*0,935*103*10 = 9,35*104 Дж.

Изохорная массовая теплоемкость, кДж/(кг К):

Cv=Cp – R                                                         (4)

Cv = 0,935 – 0,22 = 0,715 кДж/(кг К).

Теплота, подводимая к газу при изохорном нагреве:

Q2 = M Cv Δt = 10*0,715*103*10 = 7,15*104 Дж.

Задача 6

Определить минимальную степень сжатия εmin в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), работающем по циклу Дизеля, если температура и давление воздуха, поступающего в цилиндр, имеют значения t1 = 50 °С и p1 = 0,09 МПа. Температура воспламенения топлива tвос.