Формулы для вычисления массы и объема газа

2.1. Относительная плотность газа d равна отношению плотностей (ρ1 и ρ2) газов (при одинаковых давлении и температуре):

d = ρ1: ρ2 ≈ М12 (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

р12: … = V1:V2: … = М12:…

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: