Если смесь состоит из газов, не вступающих между собой во взаимодействие, то каждый компонент смеси ведет себя так, как будто он один занимает весь объем, занимаемый смесью

Газовые смеси.

3.3.1 Способы выражения состава газовых смесей.

На практике индивидуальные газы применяют редко, а имеют дело с их смесями. Отличительная особенность смесей газов состоит в том, что для их описания, кроме обычных физических свойств (Р,Т) используют еще одно свойство – состав.

Состав газовой смеси можно охарактеризовать объемной, массовой и молярной долями ее компонентов.

ОБЪЕМНАЯ доля _i компонента i в смеси – это отношение его объема V_i к общему объему смеси V_{смеси. i} = (1.17)

МАССОВАЯ доля g_i компонента i в смеси – это отношение его массы m_i к общеq массе смеси m_смеси. g_i = (1.18)

МОЛЯРНАЯ доля _i компонента i в смеси – это отношение его числа молей n_i к общему числу молей смеси n _{смеси. i} = (1.19)

Согласно закону Авогадро, молярные доли компонентов газовой смеси равны их объемным долям, т. е. для любой газовой смеси

В химико-технологической практике состав газовой смеси часто характеризуется молярной или массовой концентрацией ее компонентов.

Молярная концентрация С_i компонента I – это отношение его химического количества n _i к объему смеси V_смеси

С_i = (1.20)

Массовая концентрация ρ _i компонента i – это отношение его массы m_i к объему смеси V_смеси.

ρ_i = (1.21)

3.3.2 Закон Дальтона.

В 1801-1803 г.г. англичанин Дж. Дальтон (1784-1844), исходя из опытных данных, пришел к заключению, что:

Закон Дальтона полностью соответствует кинетической теории идеального газа. Действительно, если взаимодействия нет, то поведение каждой частицы не зависит от наличия других частиц, и, следовательно, поведение совокупности частиц одной природы не зависит от наличия совокупности частиц другой природы.

Допустим, что смесь газов состоит из k компонентов. Общее число моль в этой смеси, очевидно, равно сумме чисел моль компонентов, составляющих эту смесь.

n_СМЕСИ = n₁ + n₂ + …+ n _k

I. Умножим это равенство на, где Т и V_СМЕСИ – температура и объем рассматриваемой смеси:

n_СМЕСИ۰ = n₁۰ + n₂ ۰ + …+ n_{k ۰}

Но согласно (1.16в): n_СМЕСИ۰ = Р_СМЕСИ; n₁۰ = Р₁;

n₂ ۰ = Р₂, где Р₁, Р₂ и т. д. равны тем давлениям, которые создавали бы компоненты 1, 2 и т. д., занимая объем Vсмеси при Т.

Эти давления называются ПАРЦИАЛЬНЫМИ давлениями компонентов газовой смеси.

Р₁ + Р₂ + … +Р_k (1.22)

Иными словами, давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений составляющих ее компонентов.

II. Если умножить приведенное исходное равенство на, то после преобразований получим:

V_СМЕСИ = V₁ + V₂ + …+ V _k (1.23)

где V₁ V₂ и т. д. равны тем объемам, которые занимали бы компоненты 1, 2 и т. д., находясь при тех же условиях, что и смесь.

Эти объемы называются ПАРЦИАЛЬНЫМИ объемами компонентов газовой смеси. Согласно (1.23), сумма парциальных объемов компонентов газовой смеси равна объему этой смеси Vсмеси.

III. Разделим почленно выражение Р_i = n_i۰ на выражение

Р_СМЕСИ = n_СМЕСИ ۰ (эти выражения рассматривались при выводе уравнения (1.22) В результате получаем:

P_i / P_смеси = n_i /n _смеси = (1.19) Но χ_i = _I, следовательно, P_i / P_смеси = V_i / V_смеси = (1.17)

Из этого следует, что Р_i = Р_смеси۰ (1.24)

т. е. парциальное давление компонента газовой смеси равно произведению общего давления смеси на молярную долю данного компонента.

Аналогичное можно сказать и относительно парциального объема компонента: V_i = V_смеси۰ (1.25)

IV. Из закона Дальтона вытекает еще одно следствие, имеющее важное значение – ПРАВИЛО СМЕШЕНИЯ:

Дата добавления: 2014-01-03