ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Объемное поведение газов из "Термодинамика многокомпонентных систем" Объем газа постоянного состава определяется давлением и температурой. Для данной температуры удельный объем газа (объем единицы веса) меняется от очень больших значений при низких давлениях до очень малых значений при высоких давлениях. При данном же давлении удельный объем газа с ростом температуры увеличивается, но не столь значительно, как при изменении давления. [c.18] Во многих случаях необходимо знать зависимость удельного объема газа от давления, температуры и состава. Эту зависимость можно установить (в табличной или графической форме) па основании детальных экспериментальных измерений. Однако проведение точных измерений требует значительных затрат труда и средств, поэтому в литературе можно найти ограниченное количество данных такого рода. В связи с этим предпринимались многочисленные попытки построить обобщенные диаграммы по экспериментальным данным эти диаграммы позволили бы прогнозировать объемное поведение газов. [c.18] В большинстве случаев результаты эксперимента можно использовать, не прибегая к составлению эмпирических выражений. Например, экспериментальные данные по объемному поведению данного вещества при постоянной температуре наносят на график в функции давления. Через полученные точки проводят наиболее вероятную кривую. При достаточной точности экспериментальных данных и небольшом разбросе точек полученная кривая описывает объемное поведение системы с незначительной погрешностью (в противном случае следует провести тщательный анализ полученных данных). Серия таких кривых для различных температур во всем диапазоне изученных условий позволяет описать объемное поведение газа данного состава. Одновременно необходимо построить семейство кривых постоянного давления (изобары), описывающих изменение объема газов с изменением температуры. Для получения окончательных результатов кривые зависимости объема газов от давления и температуры требуют некоторого сглаживания. Такие графические представления объемного поведения являются менее трудоемкими, но не менее целесообразными, чем уравнения состояния. Как отмечалось ранее, объем газа при постоянной температуре настолько сильно изменяется с изменением давления, что графическое представление этой зависимости в широком диапазоне изменения давлений становится затруднительным. При охвате широкой области изменения давлений масштаб координаты объема должен быть очень крупным. Для устранения этой трудности был испробован ряд способов. Например, на график наносили зависимость произведения Р от давления при постоянной температуре, что существенно уменьшало область определения функции. Еще больший эффект получается от использования одной из двух специально выбранных функций объема, называемых соответственно коэффициентом сжимаемости и остаточным объемом. Каждая из этих функций характеризует объемное поведение газа на основании его отклонения от поведения идеального газа. [c.19] Постоянная Ъ в этом уравнении называется удельной газовой постоянной и равна универсальной газовой постоянной Л, деленной на молекулярный вес М газа. Ее размерность и числовое значение зависят от используемых единиц Р, V ъ Т. Коэффициент сжимаемости — величина безразмерная. При низких давлениях он приближается к единице, что обеспечивает легкость его графического представления даже в сравнительно большом диапазоне изменения давления. Для иллюстрации этого на рис. 2.1 представлена зависимость коэффициента сжимаемости пропана от давления. [c.20] При низких давлениях остаточный объем мал, но имеет конечную величину и, как показано на рнс. 2.2 для пропана, может быть с достаточной точностью представлен графически в широкой области изменения давлений. [c.20] Изменение состава системы существенно усложняет ее поведение. Изучение объемного поведения только одной смеси данного состава простейшей бинарной системы эквивалентно по трудоемкости аналогичному исследованию поведения чистого вещества. Учитывая бесчисленное множество вариаций состава, возможных для бинарной системы, легко себе представить степень вероятного усложнения. [c.20] Поэтому, несмотря на доступность воспроизведения и измерения в широких пределах температуры и давления, изучение объемного поведения всей совокупности смесей практически не осуш ествимо. Тем не менее необходимость точной интерполяции влияния состава на поведение системы требует экспериментального изучения достаточного числа различных смесей в широком диапазоне, изменения составов. На рис. 2.3 показано влияние состава на коэффициент сжимаемости смеси метан — этан для ряда давлений при температуре 71,1° С. [c.21] На примере коэффициента сжимаемости было показано, что для сравнения поведения реальный газов за основу удобно принять некоторый упрош енный идеализированный тип поведения, описываемый уравнением состояния идеального газа. Соответствующее упрощенное, идеализированное поведение с точки зрения изменений состава приписывается идеальному раствору [2]. Удельный объем идеального раствора равен сумме произведений весовой доли каждого компонента в растворе на удельный объем чистого компонента в той же фазе, при тех же температуре и давлении. [c.21] Как для идеального газа, так и для идеального раствора вводятся другие допущения, не относящиеся к объемным соотношениям, рассматриваемым ниже. Поведение реальных газовых растворов существенно отличается от упрощенного объемного поведения идеального раствора, причем это отличие уменьшается с понижением давления. [c.21] Вернуться к основной статье