1.2. Газові суміші

Програма

Поняття газових сумішей. Основні визначення. Основні закони сумішей ідеальних газів. Способи завдання складу газової суміші. Співвідношення між масовими і об'ємними частками. Середня уявлена молекулярна маса газової суміші, способи її обчислення. Рівняння стану для газової суміші і компонентів. Питома газова постійна суміші.

Методичні вказівки. Основний зміст цієї теми базується на понятті частини і цілого. Звідси випливає суттєвість законів газових сумішей (властивості суміші - є сума відповідних властивостей компонентів, що утворюють суміш: А_см = А_i) і поняття часток (a_i = A_i /A_см). Обчислення питомих величин (_см , R_см , v_см ,  _см тощо) здійснюється через відповідні величини компонентів і їхніх часток (масових, об'ємних, мольних). Наприклад,  _см = r_i_i [кг/кмоль], R_см = g_iR_i [Дж/(кгК)], v_см = g_iv_i [м³/кг],  _см = r_i_i [кг/м³].

Література: Л. 1, с. 11-14; Л. 2, с. 26-29; Л.6, розд. 2.

1.3. Теплоємність ідеальних газів

Програма

Поняття про теплоємність системи, тіла, питомої теплоємкості. Масова, об'ємна, мольна теплоємність, зв'язок між ними. Залежність теплоємності від характеру процесу. Теплоємність при постійному об’ємі і при постійному тиску. Зв'язок між ізобарною і ізохорною теплоємністю. Залежність теплоємності від температури підведення теплоти. Середня і істинна теплоємності. Визначення кількості теплоти через середні теплоємності.

Теплоємність суміші ідеальних газів.

Методичні вказівки. Як правило, в усіх розрахунках використовується питома теплоємкість речовини - кількість теплоти, що потрібно підвести або відвести від одиниці речовини, щоб змінити його температуру на 1 К (або градус). В залежності від одиниці речовини розрізняють масову (с, [Дж/(кгК)]), об'ємну (с, [Дж/(м³К)]) і мольну (с, [Дж/(кмольК)]) теплоємності. Мольна теплоємність ідеального газу залежить від його атомності. Знаючи мольну теплоємність, можна отримати масову або об'ємну:

(1)

(2)

Кількість теплоти, що необхідно підвести або відвести для змінення температури тіла на 1 К , в різних процесах не однакова. Тому теплоємність розрізняють за процесами (ізохорна с_v , ізобарна с_p , ізотермічна с_t , адіабатна с_а , політропна с_п ).

c_t = , с_а = 0, -  с_п  +. Ізохорна с_v і ізобарна с_p теплоємності мають цілком певні значення і зв'язані між собою рівнянням Майєра і Пуассона; при цьому с_p > с_v, бо при підведенні теплоти до тіла в ізобарному процесі, вона витрачається не тільки на змінювання внутрішньої енергії тіла, але і на роботу розширення.

Кількість теплоти, що викликає змінювання температури тіла на 1 К, не однакова при різних температурах тіла. Чим вища температура тіла, тим більше потрібно підвести теплоти до нього, щоб змінити його температуру на 1 К . Тому введене поняття середньої теплоємкості в якомусь інтервалі температур (від t₁ до t₂). В довідкових таблицях наводяться значення середніх теплоємкостей в інтервалі від 0 ^оС до t, як правило, кратної 100 ^оС.

Середня теплоємність у заданому інтервалі температур визначається

(3)

Якщо значення температури немає в таблиці, то значення теплоємності при цій температурі визначають шляхом лінійного інтерполірування:

_, (4)

де t і t - табличні значення температури відповідно менш і більш заданого значення t.

Теплоємність газових сумішей підкоряється таким же закономірностям, як і інші питомі величини сумішей: c_см = g_ic_i , c_см = ric_i , _c_см = r_i_c_i .

Література: Л. 1, с. 14-16; Л. 2, с. 32-37; Л.6, розд. 3.