1.2. Контрольные вопросы

1. Что называют параметром состояния ?

2. Назовите основные термические параметры состояния.

3. Какую размерность имеют удельный объем и плотность вещества в системе СИ ?

4. Что понимают под температурой газа в технической термодинамике ?

5. Какие температурные шкалы используются в технической термодинамике и на чем они основаны ?

6. Что понимается под давлением газа в технической термодинамике?

7. Являются ли манометрическое и вакуумметрическое давления параметрами состояния?

8. Какие термодинамические свойства тел и систем используются для измерения температур и разностей температур в различных термометрических приборах?

2. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов

Состояние идеального газа определяется любой парой термических параметров. Третий параметр может быть определен из уравнения состояния идеального газа, которое имеет вид

для одного килограмма газа

, (2.1)

где р – абсолютное давление газа, Па;

v – удельный объем газа, м³/кг;

–газовая постоянная, Дж/(кгК);

Т – абсолютная температура, К;

для m кг газа, занимающего объем V, м³,

; (2.2)

для одного киломоля газа

, (2.3)

где – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмольК);

 – масса киломоля газа, кг/кмоль

V_ – объем киломоля газа, м³/кмоль.

Для смеси идеальных газов уравнение (2.2) имеет вид

, (2.4)

где – давление газовой смеси, равное

сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь (закон Дальтона);

V_см – объем, занимаемый всей смесью газов;

–масса газовой смеси, равная сумме масс газов, входящих в смесь;

Т_см – температура смеси газов;

–газовая постоянная смеси газов, Дж/(кгК).

Здесь _см –масса условного киломоля смеси газов.

Состав газовой смеси может быть задан массовыми или объемными долями.

Массовой долей g_i данного компонента газовой смеси называется отношение его массы к массе всех компонентов газов, входящих в смесь:

. (2.5)

Очевидно, что сумма массовых долей всех газов, составляющих смесь, равна единице:

.

Объeмной долей r_i данного компонента газа называется отношение его парциального объема к объему всей смеси газов:

, (2.6)

где – парциальный объем данного газа (это условный объем компонента газовой смеси при Т_см и р_см), м³.

Записав уравнение (2.4) через парциальное давление и через парциальный объем:

,

,

можно получить еще одно выражение для определения объемных долей компонентов газовой смеси, поделив правые и левые части этих уравнений одно на другое:

. (2.7)

Поскольку сумма парциальных давлений равна давлению смеси, то сумма объемных долей всех газов смеси равна единице, а сумма парциальных объемов равна полному объему всей смеси газов:

, (2.8)

. (2.9)

Существует взаимосвязь массовых и объемных долей смеси:

или . (2.10)

Уравнение (2.10) позволяет получить расчетные выражения для условной молярной массы и газовой постоянной смеси газов

, (2.11)

. (2.12)

При известной молярной массе смеси газовую постоянную смеси проще определить из соотношения

.