2.1. Относительная плотность газа d равна отношению плотностей (ρ1 и ρ2) газов (при одинаковых давлении и температуре):
d = ρ1: ρ2 ≈ М1 :М2 (2.1)
где М1 и М2 – молекулярные массы газов.
Относительная плотность газа:
по отношению к воздуху: d ≈ М/29
по отношению к водороду: d ≈ М/2
где М, 29 и 2 – соответствующие молекулярные массы данного газа, воздуха и водорода.
2.2. Весовое количество а (в г ) газа в данном объеме V (в дм3):
- а =М *1.293 *р *273 * V /28.98 (273 +t) *760 =0.01605 * р *М * V/273 +t (2.2)
где М – молекулярная масса газа, р – давление газа, мм РТ.ст., t – температура газа, 0С.
Количество газа в г на 1 дм3 при нормальных условиях
а =1.293 : d
где d – относительная плотность газа по отношению к воздуху.
2.3. Объем V, занимаемый данным весовым количеством а газа:
V = а*22.4 *760*(273 +t) /М*р (2.4)
2.5. Газовые смеси
Масса (в г) смеси n образных компонентов, имеющих объемы V1, V2 … Vn и молекулярные массы М1, М2 … Мn, равна
где 22,4 – объем 1 моль вещества в газообразном состоянии при 273 К и 101,32 кПа (0°С и 760мм. рт. ст.)
Так как объем смеси V= V1 + V2 + … + Vn, то 1 дм3 ее имеет массу:
Средняя молекулярная масса М газовой смеси (при аддитивности ее свойств) равна:
Концентрацию компонентов газовых смесей выражают чаще всего в объемных процентах. Объемная концентрация (V1/V·100) численно совпадает с долей парциального давления компонента (р1/р·100) и с его мольной концентрацией (М1/М·100).
Доли отдельных компонентов i в газовой смеси равны, %
массовые объемные
где qi – массовое содержание i-го компонента в смеси.
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, поэтому
р1:р2: … = V1:V2: … = М1:М2:…
где М – число молей.
Число молей компонента:
и т.д.
Если газ находится при одних условиях (Р, Т) и необходимо определить его объем или массу при других условиях (Р´, Т´), то используют формулы:
для пересчета объема
для пересчета массы
При Т = const парциальное давление Рнас насыщенного пара в газовой смеси вне зависимости от общего давления постоянно. При 101,32 кПа и Т К 1 моль газа или пара занимает объем 22,4 (Т/273)дм3. Если давление пара при этой температуре равно Рнас, то объем 1 моль равен:
Таким образом, масса 1м3 пара молекулярной массы М при температуре Т и давлении Рнас равна, в г/м3
Зная массовое содержание насыщенного пара в 1м3 смеси, можно вычислить его давление:
Объем сухого газа вычисляют по формуле:
где Рнас.,Т – давление насыщенного водяного пара при температуре Т.
Приведение объемов сухого V(Т,Р)сух. и влажного V(Т,Р)вл. газов к нормальным условиям (н.у.) (273 К и 101,32 кПа) производят по формулам:
Формулой
пользуются для пересчета объема влажного газа, находящегося при Р и Т, к другим Р´, Т´, при условии, что с изменением температуры меняется и равновесное давление водяного пара. Выражения для пересчета объемов газа в разных условиях аналогичны:
Если давление водяного пара насыщенного пара при какой-либо температуре равно Рнас., а необходимо вычислить Gн.у. – содержание его в 1 м3 газа при н.у., то используют уравнение (1.2), но в этом случае Т не есть температура насыщения, а равна 273 К.
Отсюда следует, что:
Gн.у. = 4,396·10-7 Мрнас..
Давление насыщенного водяного пара, если известно его содержание в 1м3 при н.у. вычисляют по формуле: