Kur m yra masė, M yra molinė masė, V yra tūris.
4. Avogadro dėsnis.Įkūrė italų fizikas Avogadro 1811 m. Tie patys tūriai bet kokių dujų, paimti esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui, turi tiek pat molekulių.
Taigi galima suformuluoti medžiagos kiekio sąvoką: 1 molis medžiagos turi dalelių, lygių 6,02 * 10 23 (vadinamą Avogadro konstanta)
Šio įstatymo pasekmė yra ta 1 molis bet kokių dujų normaliomis sąlygomis (P 0 \u003d 101,3 kPa ir T 0 \u003d 298 K) užima 22,4 litro tūrį.
5. Boyle-Mariotte dėsnis
Esant pastoviai temperatūrai, tam tikro dujų kiekio tūris yra atvirkščiai proporcingas slėgiui, kuriame jis yra:
6. Gay-Lussac dėsnis
Esant pastoviam slėgiui, dujų tūrio pokytis yra tiesiogiai proporcingas temperatūrai:
V/T = konst.
7. Galima išreikšti ryšį tarp dujų tūrio, slėgio ir temperatūros sujungtas Boyle-Mariotte ir Gay-Lussac įstatymas, kuris naudojamas dujų kiekiui perkelti iš vienos būklės į kitą:
P 0 , V 0 ,T 0 - tūrinis slėgis ir temperatūra normaliomis sąlygomis: P 0 =760 mm Hg. Art. arba 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)
8. Nepriklausomas molekulinės vertės įvertinimas masės M galima atlikti naudojant vadinamąjį idealių dujų būsenų lygtis arba Clapeyrono-Mendelejevo lygtys :
pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)
kur R - dujų slėgis uždaroje sistemoje, V- sistemos tūris, t - dujų masė T - absoliuti temperatūra, R- universali dujų konstanta.
Atkreipkite dėmesį, kad konstantos reikšmė R galima gauti pakeičiant reikšmes, apibūdinančias vieną molį dujų esant N.C, į (1.1) lygtį:
r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273 K) \u003d 8,31 J / mol.K)
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1 pavyzdys Dujų tūrio padidinimas iki normalių sąlygų.
Kokio tūrio (n.o.) užims 0,4×10 -3 m 3 dujų esant 50 0 C ir 0,954×10 5 Pa slėgiui?
Sprendimas. Norėdami padidinti dujų kiekį iki normalių sąlygų, naudokite bendrą formulę, kuri sujungia Boyle-Mariotte ir Gay-Lussac dėsnius:
pV/T = p 0 V 0 / T 0 .
Dujų tūris (n.o.) yra , kur T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;
m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.
Kai (n.o.) dujos užima 0,32×10 -3 m 3 tūrį.
2 pavyzdys Santykinio dujų tankio apskaičiavimas pagal jų molekulinę masę.
Apskaičiuokite etano C 2 H 6 tankį iš vandenilio ir oro.
Sprendimas. Iš Avogadro dėsnio išplaukia, kad santykinis vienų dujų tankis kitų atžvilgiu yra lygus molekulinių masių santykiui. M val) šių dujų, t.y. D=M1/M2. Jeigu M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, vidutinė oro molekulinė masė yra 29, tada santykinis etano tankis vandenilio atžvilgiu yra D H2 = 30/2 =15.
Santykinis etano tankis ore: D oras= 30/29 = 1,03, t.y. etanas yra 15 kartų sunkesnis už vandenilį ir 1,03 karto sunkesnis už orą.
3 pavyzdys Dujų mišinio vidutinės molekulinės masės nustatymas santykiniu tankiu.
Apskaičiuokite vidutinę dujų mišinio, susidedančio iš 80% metano ir 20% deguonies (tūrio), molekulinę masę, naudodami šių dujų santykinio tankio reikšmes vandenilio atžvilgiu.
Sprendimas. Dažnai skaičiavimai atliekami pagal maišymo taisyklę, kuri yra ta, kad dviejų komponentų dujų mišinio dujų tūrių santykis yra atvirkščiai proporcingas mišinio tankio ir dujų, sudarančių šį mišinį, tankių skirtumams. . Pažymime santykinį dujų mišinio tankį vandenilio atžvilgiu D H2. jis bus didesnis nei metano tankis, bet mažesnis už deguonies tankį:
80D H2 – 640 = 320 – 20 D H2; D H2 = 9,6.
Šio dujų mišinio vandenilio tankis yra 9,6. vidutinė dujų mišinio molekulinė masė M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.
4 pavyzdys Dujų molinės masės apskaičiavimas.
0,327 × 10 -3 m 3 dujų masė 13 0 C temperatūroje ir 1,040 × 10 5 Pa slėgyje yra 0,828 × 10 -3 kg. Apskaičiuokite dujų molinę masę.
Sprendimas. Dujų molinę masę galite apskaičiuoti naudodami Mendelejevo-Clapeyrono lygtį:
kur m yra dujų masė; M yra dujų molinė masė; R- molinė (universali) dujų konstanta, kurios vertė nustatoma pagal priimtus matavimo vienetus.
Jei slėgis matuojamas Pa, o tūris m 3, tada R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).
3.1. Atliekant atmosferos oro, darbo zonos oro, taip pat pramoninių išmetamųjų teršalų ir angliavandenilių matavimus dujotiekiuose, iškyla problema, kad išmatuojamo oro kiekiai atitiktų normalias (standartines) sąlygas. Dažnai praktikoje, atliekant oro kokybės matavimus, išmatuotų koncentracijų konvertavimas į normalias sąlygas nenaudojamas, todėl rezultatai nepatikimi.
Čia yra ištrauka iš standarto:
„Matavimai nustatomi į standartines sąlygas, naudojant šią formulę:
C 0 \u003d C 1 * P 0 T 1 / R 1 T 0
čia: C 0 - rezultatas, išreikštas masės vienetais oro tūrio vienetui, kg / kub. m, arba medžiagos kiekis oro tūrio vienete, mol / kub. m, esant standartinei temperatūrai ir slėgiui;
C 1 - rezultatas, išreikštas masės vienetais oro tūrio vienetui, kg / kub. m, arba medžiagos kiekis tūrio vienete
oras, mol/kub. m, esant temperatūrai T 1, K ir slėgiui P 1, kPa.
Formulė, skirta normalioms sąlygoms supaprastinta forma, yra (2)
C 1 \u003d C 0 * f, kur f \u003d P 1 T 0 / P 0 T 1
standartinis normalizavimo perskaičiavimo koeficientas . Oro ir priemaišų parametrai matuojami esant skirtingoms temperatūroms, slėgiams ir drėgmei. Rezultatai sudaro standartines sąlygas išmatuotų oro kokybės parametrų palyginimui skirtingose vietose ir skirtinguose klimatuose.
3.2 Įprastos pramonės sąlygos
Normalios sąlygos – tai standartinės fizinės sąlygos, su kuriomis paprastai koreliuoja medžiagų savybės (standartinė temperatūra ir slėgis, STP). Įprastas sąlygas IUPAC (Tarptautinė praktinės ir taikomosios chemijos sąjunga) apibrėžia taip: Atmosferos slėgis 101325 Pa = 760 mm Hg Oro temperatūra 273,15 K = 0° C.
Standartinės sąlygos (Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP) yra normali aplinkos temperatūra ir slėgis: slėgis 1 Bar = 10 5 Pa = 750,06 mm T. St.; temperatūra 298,15 K = 25 °C.
Kitos sritys.
Oro kokybės matavimai.
Kenksmingų medžiagų koncentracijų darbo zonos ore matavimų rezultatai lemia šias sąlygas: 293 K (20°C) temperatūra ir 101,3 kPa (760 mm Hg) slėgis.
Aerodinaminiai teršalų išmetimo parametrai turi būti matuojami pagal galiojančius valstybės standartus. Išmetamųjų dujų tūriai, gauti pagal instrumentinių matavimų rezultatus, turi būti normalizuoti (n.s.): 0 °C, 101,3 kPa ..
Aviacija.
Tarptautinė civilinės aviacijos organizacija (ICAO) apibrėžia tarptautinę standartinę atmosferą (ISA) jūros lygyje, kai temperatūra yra 15°C, atmosferos slėgis – 101325 Pa, o santykinė oro drėgmė – 0%. Šie parametrai naudojami apskaičiuojant orlaivio judėjimą.
Dujų ekonomika.
Dujų pramonė Rusijos Federacija atsiskaitymuose su vartotojais naudoja atmosferos sąlygas pagal GOST 2939-63: temperatūra 20 ° C (293,15 K); slėgis 760 mm Hg. Art. (101325 N/m²); drėgnumas yra 0. Taigi kubinio metro dujų masė pagal GOST 2939-63 yra šiek tiek mažesnė nei „cheminėmis“ įprastomis sąlygomis.
Testai
Bandant mašinas, prietaisus ir kitus techninius gaminius, bandant gaminius (įprastos klimato bandymo sąlygos) laikomos normalios klimato veiksnių vertės:
Temperatūra - plius 25°±10°С; Santykinė oro drėgmė - 45-80%
Atmosferos slėgis 84-106 kPa (630-800 mmHg)
Matavimo priemonių patikra
Dažniausių normalių įtakojančių dydžių vardinės vertės parenkamos taip: Temperatūra - 293 K (20°C), atmosferos slėgis - 101,3 kPa (760 mmHg).
Normavimas
Oro kokybės standartų nustatymo gairėse nurodoma, kad MPC aplinkos ore nustatomos normaliomis patalpų sąlygomis, t.y. 20 C ir 760 mm. rt. Art.