Во сколько раз изменится плотность газа в сосуде

З 2.6

З-2.5

З-2.4

З-2.3

З-2.2

З-2.1

Задачи

Решение.

П-2.2

Решение.

П-2.1

Примеры

Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением
10 МПа при 15 ºС. После израсходования части кислорода давление понизилось до 7,6 МПа, а температура упала до 10 ºС.

Определить массу израсходованного кислорода.

Из характеристического уравнения (2.5)

Следовательно, до расходования кислорода масса его состояла

кг,

а после израсходования

кг.

Таким образом, расход кислорода

ΔМ = М1 –М2 = 2,673 – 2,067 = 0,606 кг.

Определить плотность и удельный объем окиси углерода СО при давлении 0,1 МПа при температуре 27 ºС.

Удельный объем определяется из характеристического уравнения (2.6)

м3/кг.

Плотность окиси углерода (1.2)

кг/м3.

В цилиндре с подвижным поршнем находится кислород при
t = 80 ºС и разряжении (вакууме), равном 427 гПа. При постоянной температуре кислород сжимается до избыточного давления
pизб = 1,2 МПа. Барометрическое давление В = 933 гПа.

Во сколько раз уменьшится объем кислорода?

Ответ:V1/V2 = 22,96.

В комнате площадью 35 м2 и высотой 3,1 м воздух находится при t = 23 ºС и барометрическом давлении В = 973 гПа.

Какое количество воздуха проникнет с улицы в комнату, если барометрическое давление увеличится до В = 1013 гПа. Температура воздуха остается постоянной.

Ответ: М = 5,1 кг.

В сосуде объемом 5 м3 находится воздух при барометрическом давлении В = 0,1 МПа и температуре 300 ºС. Затем воздух выкачивается до тех пор, пока в сосуде не образуется вакуумметрическое давление, равное 80 кПа. Температура воздуха после выкачивания остается той же.

Сколько воздуха выкачано? Чему будет равно давление в сосуде после выкачивания, если оставшийся воздух охладить до температуры t = 20 ºС?

Ответ:выкачано 2,43 кг воздуха. После охлаждения воздуха давление будет равным 10,3 кПа.

В воздухоподогреватель парового котла подается вентилятором 130000 м3/ч воздуха при температуре 30 ºС.

Определить объемный расход воздуха на выходе из воздухоподогревателя, если он нагревается до 400 ºС при постоянном давлении.

Ответ:V = 288700 м3/ч.

Во сколько раз изменится плотность газа в сосуде, если при постоянной температуре показание манометра уменьшится от р1 = 1,8 МПа до р2 = 0,3 МПа?

Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

Ответ:

В сосуде объемом 0,5 м3 находится воздух при давлении 0,2 МПа и температуру 20 ºС.

Сколько воздуха надо выкачать из сосуда, чтобы разрежение в нем составило 56 кПа при условии, что температура в сосуде не изменится? Атмосферное давление по ртутному барометру равно 102,4 кПа при температуре ртути в нем, равной 18 ºС. Разрежение в сосуде измерено ртутным вакуумметром при температуре ртути 20 ºС.

Ответ: М = 1,527 кг.

Часто приходится решать задачи, в которых рассматриваются не отдельные газы, а их смеси. При смешении химически невзаимодействующих газов, имеющих различные давления и температуры, обычно приходится определять конечное состояние смеси. При этом различают два случая (таблица 1).

Таблица 1

Смешение газов*

Здесь ki – отношение теплоемкостей газов (см.формулу (4.2)).

Под газовыми смесями понимают механическую смесь нескольких газов, химически между собой не взаимодействующих. Состав газовой смеси определяется количеством каждого из газов, входящих в смесь, и может быть задан массовыми mi или объемными riдолями:

mi = Mi / M; ri = Vi / V, (3.1)

где Mi – масса i-го компонента,

Vi – парциальный или приведенный объем i-го компонента;

M, V – масса и объем всей смеси соответственно.

Очевидно, что

М1 + М2 +…+Мn = M; m1 + m2 +…+mn = 1, (3.2)

а также

V1 + V2 +…+ Vn = V ;r1 + r2 +…+rn = 1, (3.3)

Связь между давлением газовой смеси р и парциальным давлением отдельных компонентов рi, входящих в смесь, устанавливается законом Дальтона

р = Sрi , (3.4)

Если заданы состав газовой смеси, а также характеристики составляющих смесь газов, то можно рассчитать необходимые характеристики смеси по приводимым в таблице 2 формулам.

Таблица 2

Формулы для расчета газовых смесей

В таблице 2 mi – молекулярная масса i-го компонента;

8314 Дж/(кмоль×К) – значение универсальной газовой постоянной;

Ri – газовая постоянная i-го компонента.