Смеси газов. Закон Дальтона

Давление, создаваемое смесью идеальных газов – это сумма парциальных давлений газов.

Для каждого газа J:

Примеры решения задач

Применение закона Дальтона

Задача 1.2.

Контейнер объемом 10 литров содержит 1 моль азота и 3 моль водорода при температуре 298 K. Рассчитайте суммарное давление (в атм), если каждый компонент является идеальным газом.

Решение

Мольная доля и парциальное давление

Мольная доля, x_J – это количество вещества J, отнесенное к общему количеству моль в смеси, n:

Парциальное давление, p_J , рассчитывается как произведение мольной доли x_J и общего давления Р (рис. 1.16):

Рис. 1.16. Иллюстрация парциального давления газа в смеси.

Примеры решения задач Расчет парциальных давлений Задача 1.3. Процентное содержание (по массе) сухого воздуха над уровнем моря составляет: N2 : 75,5; O2 : 23,2; Ar: 1,3. Каково парциальное давление каждого компонента, если суммарное давление 100 г смеси равно 2 атм? Решение   N2 O2 Ar Мольная доля 0.780 0.210 0.0096 Парциальное давление, атм 1.560 0.420 0.019

Уравнения идеальных газов не учитывают характер межмолекулярного взаимодействия, поэтому просты для расчета. Изменения термодинамических параметров для идеальных газов показаны на рис. 1.17.

Рис. 1.17. Иллюстрация изменения параметров термодинамического процесса для идеальных газов.

Законы реальных газов

Для описания состояний реальных газов используют более сложные уравнения, в которых учитываются межмолекулярные взаимодействия. Для этого в уравнения вводятся эмпирические параметры, индивидуальные для каждого газа. Известно более 100 таких уравнений, которые отличаются числом переменных, степенью точности и областью применения. В таблице 1.2. приведены некоторые уравнения состояния реальных газов.

Таблица 1.2. Уравнения состояния реальных газов (для одного моль газа)

Уравнение	Обычная форма	Приведенная форма	Pc	Tc	Vc	Zc
Ван-дер-Ваальса (1873)					3b
Дитеричи (1898)					2b
Бертло (1900)					3b
Битти–Бриджмена (1927)	, где , ,
Вириальное (1901) (Камерлинг –Оннес)

Наиболее известно уравнение Ван-дер-Ваальса.

Уравнение Ван-дер-Ваальса:

,

где V_m –молярный объем

Изменения термодинамических параметров для реальных газов показаны на рис. 1.18.

Рис. 1.18. Иллюстрация изменения параметров термодинамического процесса для реальных газов.