1) Газовая смесь состоит из углекислого газа, азота и кислорода, масса которых соответственно равна 2 кг, 1 кг и 0,5 кг. Найти плотность и объём смеси при температуре 27 градусов и давлении 147 кПа.
2) Газовая смесь задана следующими молярными долями Xn2=0,03; Xco2=0,1; Xh2=0,45; Xch4=0,35; Xc2h4=0,04 и Xco2=0,03. Давление смеси 90 кПа. Найти удельную газовую постоянную смеси и порционное давление метана, а также плотность смеси при нормальных условиях.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

1) Для расчета плотности газовой смеси воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Для начала найдем количество вещества каждого газа:
n(CO2) = 2000 г / (44 г/моль) = 45,45 моль
n(N2) = 1000 г / (28 г/моль) = 35,71 моль
n(O2) = 500 г / (32 г/моль) = 15,63 моль

Теперь найдем общее количество вещества:
n(общ) = n(CO2) + n(N2) + n(O2) = 45,45 моль + 35,71 моль + 15,63 моль = 96,79 моль

Затем найдем молярную массу смеси:
M = (2000 + 1000 + 500) г / 96,79 моль ≈ 29,22 г/моль

Теперь можем вычислить плотность:
ρ = m / V = (2000 г + 1000 г + 500 г) / (M V) = 3500 г / (29,22 г/моль V) = 119,88 г/л

Объем смеси можно найти из уравнения состояния идеального газа: V = (nRT) / P = (96,79 моль 8,314 Дж/(моль К) * (27+273) K) / 147 кПа = 158,14 л

Итак, плотность смеси при заданных условиях составляет 119,88 г/л, а объем - 158,14 л.

2) Для начала найдем удельную газовую постоянную смеси R через удельные газовые постоянные компонентов газовой смеси по формуле: R = ΣXi * Ri, где Xi - молярная доля i-го компонента, Ri - удельная газовая постоянная i-го компонента.

R = 0,03 8,314 + 0,1 8,314 + 0,45 8,314 + 0,35 8,314 + 0,04 8,314 + 0,03 8,314 = 3,7759 Дж/(моль * К)

Далее найдем порционное давление метана:
P(CH4) = X(CH4) P = 0,35 90 кПа = 31,5 кПа

Наконец, найдем плотность смеси при нормальных условиях (0 градусов и 101,3 кПа):
ρ = M P / (RT) = (12,011 0,45 + 1,008 0,03 + 16,043 0,1 + 28,013 0,03 + 44,01 0,35 + 26,037 0,04) 90 кПа / (8,314 Дж/(моль К) 273 K) = 1,293 г/л

Итак, получаем, что удельная газовая постоянная смеси равна 3,7759 Дж/(моль * К), порционное давление метана - 31,5 кПа, а плотность смеси при нормальных условиях - 1,293 г/л.