Качественная зависимость вязкости газов и жидкостей от температуры

В идеальном газе вязкость не зависит от плотности (давления), а определяется величинами средней скорости и длиной свободного пробега молекул. Так как средняя скорость возрастает с повышением температуры (несколько возрастает также и длина свободного пробега), то вязкость газов увеличивается при нагревании (пропорционально корню квадратному от температуры) (рисунок 9). Присутствие неуглеводородных компонентов в газе повышает вязкость природного газа.

В жидкостях энергия активации уменьшается сростом температуры и понижением давления. В этом состоит одна из причин резкого снижения вязкости жидкостей с повышением температуры и роста её при высоких давлениях.

В силу того, что при больших давлениях газы приобретают свойства жидкости, то при давлениях больших 10 – 15 МПа вязкость природных газов падает с ростом температуры (рисунок 9), но само значение вязкости повышается с ростом давления.

Рис. 9. Вязкость природного газа при различных значениях давлениях и температуры

3.4.3. Теплоёмкость

Теплоемкостью С называют количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы или объема вещества на 1 °С.

Удельная теплоемкость - отношение теплоёмкости к единице количества газа.

Для газов обычно различают теплоемкости при постоянном объеме С _v и постоянном давлении C_p. С _v связана с процессом, характеризующимся тем, что при неизменности объема вся энергия, сообщаемая газу в форме теплоты, затрачивается на увеличение внутренней энергии газа. C_p связана с процессом, характеризующимся тем, что, нагревая тело, предоставляют ему возможность расширяться при неизменном давлении. Таким образом, часть сообщенной телу теплоты идет на производство работы расширения. Поэтому .

Для идеальных газов между C_p и С _v существует следующее соотношение:

, где — газовая постоянная.

В области давлений, где газы считаются идеальными, значения теплоемкостей постоянны. Однако для реальных газов значения теплоемкости изменяются в зависимости от давления и температуры.

Для смеси газов теплоемкость определяется по сумме теплоемкости входящих компонентов по формуле:

, (3.28)

где C_i - теплоемкости отдельных компонентов смеси; y_i — объемное (молярное) содержание компонентов в долях единицы; – число компонент.

Связь молярной теплоемкости углеводородных и неуглеводородных компонент. При изобарическом процессе молярная теплоёмкость неуглеводородных компонентов природных газов (азота, углекислого газа, сероводорода) равна примерно половине теплоёмкости углеводорода с одинаковой молекулярной массой при одной и той же температуре.

Связь молярной теплоемкости с массовой. Массовая теплоёмкость равна отношению молярной теплоёмкости к молекулярной массе газа M_i, т.е. массе киломоля -го компонента, кг/моль.