Gaz i jego parametry

Transkrypt

1 W1 30 Gaz doskonały Parametry gazu Równanie Clapeyrona Mieszaniny gazów Warunki normalne 1

2 Gazem doskonałym nazywamy gaz spełniaj niający następuj pujące warunki: - cząstki gazu zachowują się jako doskonale spręŝ ęŝyste punkty materialne - wymiana energii między cząstkami gazu zachodzi w wyniku zderzeń doskonale spręŝ ęŝystych 2

3 3

4 Kinetyczno-molekularna teoria ciepła - ciepło o (energia wewnętrzna) gazu jest energią kinetyczną cząstek gazu - energia kinetyczna cząstek gazu jest równomiernie r rozłoŝona ona między wszystkie stopnie swobody (zasada ekwipartycji energii) - temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej cząstek gazu - ciepło o właściwe w gazu (stosunek ilości ciepła a do zmiany temperatury) jest stałe. 4

5 Podstawowymi parametrami gazu są: - temperatura termodynamiczna - ciśnienie - objęto tość 5

6 Temperatura termodynamiczna równa r zero oznacza brak ruchu cząstek gazu Tak zdefiniowana temperatura termodynamiczna jest miara bezwzględn dną (zero nie zaleŝy y od przyjętego układu jednostek miarą Miarą temperatury termodynamicznej jest kelwin [K]. 6

7 7

8 Temperatura mierzona w [ 0 C] jest miara względn dną Skale temperatur bezwzględnej [K] i względnej [ 0 C] sąs przesunięte o 273,15 jednostki 0[K] 273,15[K] 373,15[K] -273,15[ 0 C] 0[ 0 C] 100[ 0 C] 8

9 T T T t [ ] [ ] K = t 0 C + 273,15 [ ] 0 C = T[ K] 273, 15 0 [ K] = t[ C] [ K] = T [ K] T [ K] = ( t [ C] + 273,15 ) ( t [ C] + 273,15 ) = t [ C] t [ C] = t[ C]

10 Jednostką róŝnicy temperatur jest deg [deg] W obliczeniach na jednostkach [deg] moŝe e być dodawany/odejmowany do/od [K] lub [ 0 C] i mnoŝony/dzielony ony/dzielony z [K]. [kj/k] = [kj/deg]. 10

11 11

12 p B (ciśnienie bezwzględne) p b (ciśnienie atmosferyczne) p B =p B -p b (ciśnienie względne nadciśnienie) 0 A B p A (ciśnienie bezwzględne) p A =p A -p b (ciśnienie względne podciśnienie) 12

13 Ciśnienie atmosferyczne nie ma wartości stałej PrzybliŜona wartość ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza wynosi p b = 1000 [hpa] = 100 [kpa] = 0,1 [MPa] Ciśnienie atmosferyczne określa jednocześnie nie maksymalną wartość podciśnienia, które nie moŝe e być wyŝsze, niŝ ciśnienie atmosferyczne. 13

14 14

15 Objęto tość gazu moŝe e być wyraŝona jako objęto tość całkowita V[m 3 ] lub objęto tość jednostkowa, czyli objęto tość jednostki ([kg] lub [mol]) ilości gazu Objęto tość gazu odniesiona do masy [kg] nazywana jest objęto tością właściwą v[m 3 /kg], a objęto tość odniesiona do ilości materii objęto tością molową V m [m 3 /kmol] W termodynamice technicznej podstawową miarą ilości gazu jest masa 15

16 Zmiana objętości jest warunkiem zamiany ciepła na pracę 16

17 Zmiana objętości jest warunkiem zamiany ciepła na pracę 17

18 Zmiana objętości jest warunkiem zamiany ciepła na pracę 18

19 Pozostałymi parametrami gazu, które szczegółowo będąb omówione w kolejnych rozdziałach ach są: s energia wewnętrzna U [kj] entalpia I [kj] entropia S [kj/k] 19

20 Energia wewnętrzna, entalpia i entropia mogą być wyraŝane ane jako parametry jednostkowe: energia wewnętrzna (właściwa) u [kj/kg] entalpia (właściwa) i [kj/kg] entropia (właściwa) s [kj/kg K] 20

21 Parametry gazu doskonałego nie mogą się zmieniać w dowolny sposób Zmiana jednego z parametrów gazu pociąga za sobą zmianę pozostałych parametrów 21

22 V = const p T p T 22

23 p = const V T V T 23

24 T = const p p V V 24

25 1 T p V = = = const const const p T T V V p p V T 25

26 p p V v = = m R T R T p V = n R m T26

27 R stała a gazowa (charakterystyczna) R kj kg K R m uniwersalna stała a gazowa R = 8, 31 m kmol kj K 27

28 R = µ = R m n m µ kg kmol Masa cząsteczkowa 28

29 Prawo Avogadra W jednakowych objęto tościach dowolnych gazów w przy tych samych ciśnieniach i temperaturach znajdują się jednakowe ilości cząstek. 1 N = 6, A kmol 29

30 Warunki normalne p = 1013 [hpa] t = 0 [ 0 C] V n = 22,4 [m 3 ] V n objęto tość normalna (odniesiona do warunków w normalnych) objęto tość zajmowana w warunkach normalnych przez 1 [kmol] gazu 30