ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Законы идеальных газов в основных теплотехнических расчетах из "Теоретические основы теплотехники " Эти законы, известные из курса физики, широко используются в технической термодинамике для решения многочисленных задач, так как рабочее тело, при помощи которого осуществляются процессы преобразования энергии, часто находится в состояниях, при которых можно пренебречь как силами сцепления между молекулами, так и объемом самих молекул, т. е. практически считать рабочее тело идеальным газом. [c.25] Первоначально эти законы были установлены экспериментальным путем при этом в опытах применялся газ в состояниях, далеких от жидкого состояния. В дальнейшем из молекулярно-кинетических представлений о строении тел и сущности тепловой энергии было установлено, что давление газа численно равно двум третям кинетической энергии поступательного движения молекул газа, заключенных в единице объема (основное уравнение кинетической теории) это положение и является ИСХОДНЫМ при теоретическом выводе законов идеальных газов. [c.25] Уравнением (1-9) пользуются, когда приходится сравнивать между собой количества газов по объему для этого сравниваемые объемы приводят к каким-либо определенным условиям, т. е. к одинаковым значениям давления и температуры (см. пример 1-8). В качестве таковых принимают состояние газов при р = 760 мм рт. ст. = 1,015 бар= == 101 кн/м и / = 0° С или Т — 273 К. Эти условия называют нормальными условиями. [c.26] Вместе с тем формула (1-8) дает возможность определить изменение какого-либо из параметров, если известно, как изменились два других параметра. [c.26] Закон Бойля — Мариотта. Если рассмотренный только что переход газа из одного состояния в другое произвести так, чтобы температура газа оставалась постоянной, т. е. [c.26] Из зависимостей (1-11) и (1-12) видно, что при одной и той же температуре плотность идеального газа изменяется прямо пропорционально, а удельный объем — обратно пропорционально давлению газа. [c.27] Зависимости (1-13) и (1-14) выражают закон Гей-Люс-сака при одном и том же давлении удельный объем идеального газа изменяется прямо пропорционально, а его плотность — обратно пропорционально абсолютной температуре газа. [c.27] Зависимость (1-15) представляет собой очень важную характеристику газового состояния. Она показывает, что для данного идеального газа между тремя параметрами его состояние — давлением, удельным объемом и абсолютной температурой — существует однозначная зависимость если произвольно изменить значения каких-нибудь двух параметров идеального газа, то третий параметр получит вполне определенное значение, так как R для данного газа—величина постоянная. Таким образом, состояние газа вполне определяется двумя параметрами. [c.28] Уравнение (1-15) чаще всего используется для определения удельного объема (или плотности) идеального газа для произвольных значений р и Т (последние определяются приборами или задаются). [c.28] Зависимость (1-15) называется уравнением состояния идеального газа, или его характеристическим уравнением. Оно часто называется также уравнением Клапейрона. Для реальных газов имеются свои характеристические уравнения более сложного вида. [c.28] Удельный обьем v можно выразить через массу газа М и его объем V по формулам (1-3). [c.28] Это форма уравнения Клапейрона для М кг газа. [c.28] Уравнение (1-16) позволяет по известному значению V для заданных параметров р Т определить значение М, и наоборот. [c.28] Так как эти отношения получены для одинаковых объемов, можно из них вывести следующее положение массы разных газов (идеальных), взятые при одинаковых давлении и температуре и относящиеся между собой, как их молекулярные массы, имеют одинаковые объемы. [c.29] В теплотехнике при расчетах приходится иметь дело главным образом со смесями двух- и трехатомных газов. Наиболее часто в этих расчетах встречаются двухатомные газы (два атома в молекуле) азот N.,, кислород O.j, водород Hj, окись углерода СО, и трехатомные газы (три атома в молекуле) углекислый газ Oj, водяной пар Н2О. Зная атомные массы отдельных элементов, нетрудно вычислить молекулярную массу газа, если известна его химическая формула. В табл. 1-2 приведены атомные массы некоторых элементов с точностью, достаточной для теплотехнических расчетов в табл. 1-3 приведены химические формулы некоторых встречающихся в теплотехнических расчетах газов. [c.29] Пользуясь приведенными таблицами, находим, например, молекулярную массу азота jan, = 2 14 = 28. [c.29] Водяной пар Аммиак. . . Ацетилен. . Метан. . . . Бензол. . . [c.30] Масса газа в кг, равная численному значению молекулярной 1лассы, называется киломолем (кмоль) и обозначается также [А. Таким образом, согласно следствию, выведенному из закона Авогадро, киломоли разных газов (идеальных), взятые при одинаковых температуре и давлении, имеют одинаковые объемы. Следовательно, если удастся 1 аким-либо образом определить для некоторых условий объем киломоля какого-либо одного газа, то тем самым становится известным объем киломоля и любого другого идеального газа в этих условиях. [c.30] Это свойство идеальных газов позволяет использовать 1 кмоль как особую единицу измерения количества газа, его массы. Благодаря этому можно ряд величин относить не к 1 КЗ, как делалось до сих пор, а к 1 кмолю, например м 1 кмоль, дж кмоль и т. д. [c.30] Вернуться к основной статье