Определяне постоянна газова смес от азот и кислород, теглото му и първоначалния обем, край
Смес, състояща се от 0,8 Kmol М1 = М2 = N и 0,2 Kmol кислород с първоначални параметри p1 = 1 МРа и Т1 = 1000 К се разширява към Р2 налягане = 0,57 МРа. Разширяване може да се извърши по изотерма, адиабатно и политропно експонентата на с п = 0,8. Определя постоянна газова смес, теглото му и първоначалния обем, крайните параметри на смес, работата на разширение и топлината, участващи в процеса.
1. Определяне на специфичната газова константа R на газова смес универсална формула (моларен) газ постоянна
където М - моларен маса на сместа, R0 = 8314,3 кДж / (Kmol * K) - универсална постоянен газ.
Моларното маса на сместа М е равна на сумата на продукти от моларни маси на компонентите в техните моларни фракции:
Тъй като масата на сместа е 1 Kmol и мол фракции:
Заместването на стойностите на моларната маса на азот и кислород, се получава стойността на моларната маса на сместа:
Сега може да се определи специфична газова константа на смес R:
Теглото на сместа може да се определи с формулата:
m = M * п, където п - количество вещество в молове на сместа, за нашия проблем п = 0,8 + 0,2 = 1 Kmol
2. първоначалния обем с формула Менделеев
3. изотермична процес, Т = конст
Ние определяме крайния обем, когато газът се разширява от процеса на изотермични уравнение
Тъй като процесът е изотермична, след Т1 = Т2 = 1000 К.
L12 определи работата на разширяване с формулата:
В изотермично разширяване на газа, доставен към него Q12 в количество, еквивалентно на топлината на L12 за разширение. така Q12 = L12 = 4,67 MJ.
Промяната на енталпията в процеса на изотермични е равно на нула, т.е.. За. T2 -T1 = 0
Промяната в ентропията S12 = Q12 / T:
S12 = 4,67 * 10 юни / 1000 = 4,67 кДж / К.
Промяната на вътрешната енергия не е процес на изотермични, защото (U2 -U1) = Cv (Т2 -T1); (Т2 -T1) = 0, съответно (U2 -U1) = 0.
4. адиабатен процес PV к = конст:
краен обем V2 може да се намери от съотношението на параметри в адиабатен процес V2 = V1 (p1 / p2) 1 / к. къде. К - коефициент на специфични топлини двуатомни газове к = 1,4, така че
V2 = 8,314 1/4 √1 / 0.57 = 12.4 m3
Т2 температура се определя от периодичната уравнение:
В адиабатен процес количеството на отработени топлина доставени или равно на нула, т.е. Q12 = 0.
работа на разширяване може да се определи с формулата:
Промяната във вътрешната енергия може да се определи от уравнението на първия закон на термодинамиката:
(U2 -U1) = - 4,67 MJ. В знак минус показва, че вътрешната енергия намалява. Следователно положителна работа се извършва чрез намаляване на вътрешната енергия в адиабатен процес.
Промяната на енталпията Y = МСР (Т2-Т1), където Cp - специфична топлина на средната изобарно смес, която е равна на сумата на продукти от масовата фракция на компонентите в техните специфични топлини.
където CpN2 ф Cp O2 - средна изобарно специфичен топлинен капацитет, които са таблици на процеса при средна температура Tav = (Т1 + Т2) / 2 = (1000 + 850) / 2 = 925K.
W - масова фракция от N2 и O2
Сега е възможно да се определи енталпията:
5. Метод политропно PVN = конст
краен обем V2 може да се намери от съотношението на параметри в политропно процес V2 = V1 (p1 / p2) 1 / п = 8,34 (1 / 0,57) 1 / 0,8 = 16,8 м3
Т2 температура се определя от периодичната уравнение:
Топлината участва в процеса може да се определи с формулата:
където Cv - среден обем специфичен топлинен капацитет на сместа, която е както следва. Известно е, че к = Cp / Cv. Следователно, обем специфична топлина Cv смес = Cp / к = 1,136 / 1,4 = 0, 8 килоджаул / (кг * K).
Заместник стойността на моларна топлина капацитет във формулата, получаваме:
Промяната на вътрешната енергия, за всеки процес определя от формулата:
Работа процес разширяване политропно се изчислява по формулата:
Y на промяна на енталпията се изчислява по формулата:
Обобщена таблица за резултатите:
Стойността на изотермични адиабатно политропно
V2. 12,42 16 14,586 m3
T2. K 1000 850 1151.8
L12. MJ -4.67 4.67 6.3
Q12. MJ 4.67 0 9.5