Соотношение между единицами давления 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Соотношение между единицами давления



Единица Па кгс/м2 ат(кгс/см2) мм вод.ст мм рт. ст.
1 Па   0,102 0,102 . 10-4 0,102 7,50 . 10-3
1 кгс/м2 9,8   10-4   73,56 . 10-3
1 кгс/см2 9,8 .104 104   104 735,56
1 мм вод.ст 9,8   10-4   73,56 . 10-3
1 мм рт.ст 133,32 13,59 13,59 13,59  

 

Давление можно также измерять высотой столба жидкости (обычно ртути или воды). Техническая атмосфера соответствует 735,6 мм рт. ст. при температуре ртути 00 С или 10 м вод. ст. Так называемая физическая атмосфера (атм), или стандартное атмосферное давление, сохраняет свое значение и при пользовании системой СИ и соответствует 760 мм рт. ст. при температуре ртути 00 С или 10332 мм вод. ст. В системе СИ давление измеряется в Па (1Па=1Н/м2).

Удельный объем вещества представляет собой объем, занимаемый единицей массы этого вещества.

 

υ = V/M, (1.2)

 

где υ – удельный объем, м3/кг; V – объем тела, м3; М – масса тела, кг.

При измерении температуры пользуются термометрами различных типов и двумя основными температурными шкалами: шкалой Цельсия и абсолютной (шкалой Кельвина). Связь между абсолютной температурой и температурой по шкале Цельсия выражается формулой:

 

T = t + 273, (1.3)

 

где Т – абсолютная температура, К; t – температура по шкале Цельсия, °С.

Для сравнения различных газов между собой по объему их приводят к так называемым нормальным физическим условиям (НФУ), характеризующимся давлением Р = 760 мм рт. ст. (101325 Па) и температурой t = 0° С (273 К).

Основные параметры газа связаны между собой функциональной зависимостью, называемой уравнением состояния:

 

F (P, υ, T) = 0. (1.4)

 

Наиболее простым уравнением состояния является уравнение Клапейрона для идеального газа:

 

РV = MRT, (1.5)

 

где Р – абсолютное давление газа, Па; V – объем газа, м3; М – масса газа, кг; R – газовая постоянная, Дж/(кг·К); Т – абсолютная температура, К.

Для 1 кг газа уравнение (1.5) имеет вид:

 

Pυ = RT, (1.6)

 

где υ – удельный объем, м3/кг.

Газовая постоянная R представляет собой физическую постоянную, которая для каждого газа принимает своё определенное значение, зависящее от природы газа и не зависящее от его состояния.

Уравнение (1.6) можно записать для 1 кмоль газа, умножая обе части уравнения на молекулярную массу µ:

 

μ = µRT или pVµ = µRT, (1.7)

 

где µ – молекулярная масса (число кг в 1 кмоль), (прил 3), кг/кмоль; Vµ – объем 1 кмоль, м3/кмоль; µR – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К).

Универсальная газовая постоянная µR не зависит от состояния газа и одинакова для всех идеальных газов. Значение µR можно определить из уравнения (1.7), записывая его для НФУ (нормальных физических условий), при которых υμ любого идеального газа равен 22,4 м3/ кмоль (следствие из закона Авогадро):

 

µR = 8314 Дж/(кмоль·К).

 

Зная универсальную газовую постоянную µR, можно подсчитать газовую постоянную R, которую иногда, в отличие от универсальной, называют удельной:

 

, Дж/(кг·К). (1.8)

 

Пользуясь характеристическим уравнением для двух различных состояний, какого либо газа, можно получить выражение для определения любого параметра при переходе от одного состояния к другому, если значения остальных параметров известны:

 

, (1.9)

 

. (1.10)

 

Уравнения (1.9) и (1.10) часто применяют для «приведения объема к нормальным условиям», т. е. для определения объема, занимаемого газом, при t = 00 C и p = 760 мм рт. ст., если объем его при каких-либо значениях P и t известен. Для этого случая уравнение (1.10) обычно представляют в следующем виде:

 

(1.11)

 

В правой части уравнения все величины взяты при нормальных условиях, в левой – при произвольных значениях давления и температуры.

Уравнение (1.9) можно переписать следующим образом:

 

,

 

следовательно,

 

ρ2 = ρ1 , (1.12)

 

где ρ1 и ρ2 - плотности при двух состояниях вещества, кг/м3.

Уравнение (1.12) позволяет определить плотность газа при любых условиях, если значение его для определенных условий известно.

 

Газовые смеси

Под газовой смесью понимается смесь газов, не вступающих между собой в химические реакции. Составляющие смесь отдельные газы называются компонентами. Каждый компонент смеси распространяется по всему объему смеси.

Давление, которое имел бы каждый компонент, входящий в состав смеси, если бы он находился один в том же объеме и при той же температуре, что и смесь, называется парциальным давлением компонента (от латинского pars – часть).

По закону Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений ее компонентов, т. е.:

 

Pсм = P1 + P2 + P3 +... + Pn = , (1.13)

 

где Рсм – давление газовой смеси; Р1, Р2, Р3, Рn – парциальные давления компонентов смеси.

Итак, каждый компонент смеси, занимая весь объем смеси, находится под своим парциальным давлением. Но если этот компонент поместить под давлением Рсм при той же температуре смеси Tсм, то он займет объем Vi меньший, чем объем Vсм. Этот объем Vi называют приведенным или парциальным.

Объем смеси равен сумме парциальных объемов ее компонентов:

 

V = V1 + V2 + V3 + … + Vn = , (1.14)

 

где V – полный объем смеси газов, м3; V1, V2, V3,…,Vn – парциальные объемы компонентов, м3, приведенные к условиям смеси, т. е. Рсм и Тсм.

Состав газовой смеси чаще всего задается массовым или объемным способом.

Массовая доля определяется отношением массы отдельного газа, входящего в смесь, к массе всей смеси:

 

 

где М1, М2, М3, …, Мn - масса отдельных газов, кг и М – масса всей смеси, кг.

Объемной долей газа называют отношение объема каждого компонента, входящего в смесь, к объему всей газовой смеси при условии, что объем каждого компонента отнесен к давлению и температуре смеси (приведенный объем):

 

 

где V1, V2, V3, …, Vn – приведенные объемы компонентов газов, входящих в смесь, м3; V – общий объем газовой смеси, м3.

Очевидно, что:

 

M1+M2+M3+…+Mn = M,

 

m1+m2+m3+…+mn = 1,

 

а также:

V1+V2+V3+…+Vn = V,

 

r1+r2+r3+…+rn = 1.

 

Для перевода массовых долей в объемные пользуются формулой:

 

(1.15)

 

Перевод объемных долей в массовые производится по формуле:

 

. (1.16)

 

Плотность смеси определяется из выражения:

 

(1.17)

 

или, если известен массовый состав, по формуле:

 

, кг/м3. (1.18)

 

Удельный объем смеси представляет величину, обратную ρсм, поэтому, если дан объемный состав смеси, то:

 

(1.19)

 

Если же известен массовый состав, то:

 

(1.20)

 

Из уравнения (1.17) легко получается значение так называемой кажущейся молекулярной массы газовой смеси:

 

, (1.21)

или через массовый состав:

(1.22)

Таблица 1.2.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 214; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.169.107.177 (0.037 с.)