Термічні параметри стану. Рівняння стану ідеальних газів. Суміші газів. Теплоємність газів

Суміш, що складається із окису вуглецю СО та  кисню CО2, задана масовими частками (30% та 70% відповідно) і має такі початкові параметри: тиск р1=0.5 МПа; температура t1=30°С, об’єм  5м3. За сталого об’єму    суміш нагрівається до температури t2=970C.

  Визначити газову сталу суміші, її  масу, кінцеві параметри суміші, зміну внутрішньої енергії, ентальпії, ентропії, підведену теплоту та роботу процесу, якщо  температура суміші в кінці процесу становить [pic 1].

 V=5см3    

  p1=0,5 МПа  

 t1=30 C          

 g(CO)= 0,3  

 M(CO)=28кг/моль

t2=970 C    

g(CO2)=0,7  

M(CO2)=44кг/моль

Характеристики газової суміші:

1.Газова стала суміші

          R(СО)=Rμ/μ(СО)=8314/28=297 Дж/(кгК)

                     R(CО2)=Rμ/μ(О2)=8314/44= 188,95 Дж/(кгК) .

R см=Σ(gi⋅Ri ) = 0,3ˑ297+0,7ˑ188,95=221,365Дж/(кгК)

2. Молярна маса суміші   μсм =8314/ Rсм =8314/221,365=37,55кг/кмоль

3.  Розрахунок маси суміши проводять за величиною  початкових параметрів стану: р1= 500 000 Па , t1=30 °С , V1= 5 м3 (за умовою задачі).

З  рівняння Клайперона - Менделєєва для суміші

[pic 2]

[pic 3]

4. Розрахунок кінцевих параметрів стану: t2=970 °С ,V1= 5 м3 (за умовою)

          Для ізохоричного процесу рівняння процесу має вигляд р/T = const , звідси можна отримати [pic 4] , тоді

[pic 5]

5. Істина молярна теплоємностей газу СО при постійному тиску μcp(CO)=28,7395+0,0058862*t

      Визначаємо  питому масову теплоємність компоненту для t1=30°C

cμp(CO)t1=28,7395+0,0058862⋅30 = 28,916 кДж/(кмольК)

      Визначаємо  питому масову теплоємність компоненту для            t2 = 970 °C.

cμp(CO) t2=28,7395+0,0058862⋅970= 34,449 кДж/(кмольК)

Середня молярна теплоємностей теплоємність в інтервалі тем-р  30...970 °С

cμp(CO) = (cμp(CO) t2 ⋅t2 − cμp(CO) t1 ⋅t1 )/( t2 − t1 ) =

= (34,449⋅970− 28,916⋅ 30)/(970−30) =34,625кДж/(кмольК)

            Питома масова теплоємність окису вуглецю в ізобарному процесі

сp(CO)=cμp(CO)/ μ(CO) =  34,625/28= 1,236 кДж/(кгК)

6. Істина молярна теплоємностей газу СО2 при постійному тиску μcp(CO2)=41,3597+0,0058862*t

      Визначаємо  питому масову теплоємність компоненту для t1=30°C