26. Смеси идеальных газов. Массовая и молярная концентрация. Парциальное давление. Закон Дальтона.

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Массовая концентрация (весовая концентрация, массовая(весовая) доля): Массовой концентрацией i-го газа, входящего в состав смеси, называется отношение его массы m_i к массе m всей смеси:

где N - общее число разнородных газов, образующих смесь.

Мольная (молярная) доля вещества — концентрация, выраженная отношением числа молей вещества к общему числу молей всех веществ, имеющихся в растворе. где

— мольная доля вещества B в растворе — количество вещества B, содержащееся в растворе (измеряется в молях) — сумма количества вещества всех компонентов раствора (измеряется в молях)

Парциальное давление:

Парциальное давление i-го газа в смеси называется давление, под которым находился бы этот газ, если бы из смеси были бы удалены все остальные газы, а объем и температура сохранились прежними:

. масса i-го компонента газа. молярная масса i-го компонента газа .R-универсальная газовая постоянная. T-температура смеси. V-объем смеси.

Закон Дальтона:

Давление смеси идеальных газов равна сумме их парциальных давлений:

или p=p₁+p₂+…+p_n

27. Параметры состояния смеси идеальных газов.

В термодинамике идеального газа макроскопическими параметрами являются: p, V, T, m-параметры. Мы знаем, что . Следовательно, . Учитывая, что , получим: .
Произведение постоянных величин есть величина постоянная, следовательно: - универсальная газовая постоянная (универсальная, т.к. для всех газов одинаковая).
Таким образом, имеем: - уравнение состояния (уравнение Менделеева – Клапейрона).
Другие формы записи уравнения состояния идеального газа.
Уравнение для 1 моля вещества. Если =1 моль, то, обозначив объем одного моля V_м, получим: . Для нормальных условий получим:
2. Запись уравнения через плотность: - плотность зависит от температуры и давления!
3. Уравнение Клапейрона. Часто необходимо исследовать ситуацию, когда меняется состояние газа при его неизменном количестве (m=const) и в отсутствие химических реакций (M=const). Это означает, что количество вещества =const. Тогда:
Эта запись означает, что для данной массы данного газа справедливо равенство:
Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к абсолютной температуре в данном состоянии есть величина постоянная: .