Смесь идеальных газов

Газовой смесью понимается смесь отдельных газов, вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси.
Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.
Газовая смесь подчиняется закону Дальтона:
║ Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений ║ отдельных газов, составляющих смесь.

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ +... Р_n = ∑ Р_i, (2.14)

где Р₁, Р₂, Р₃... Р_n – парциальные давления.
Состав смеси задается объемными, массовыми и мольными долями, которые определяются соответственно по следующим формулам:

r₁ = V₁ / V_см; r₂ = V₂ / V_см; … r_n = V_n / V_см, (2.15)
g₁ = m₁ / m_см; g₂ = m₂ / m_см; … g_n = m_n / m_см, (2.16)
r₁^′ = ν₁ / ν_см; r₂^′ = ν₂ / ν_см; … r_n^′ = ν_n / ν_см, (2.17)

где V₁; V₂; … V_n; V_см –объемы компонентов и смеси;
m₁; m₂; … m_n; m_см – массы компонентов и смеси;
ν₁; ν₂; … ν_n; ν_см – количество вещества (киломолей)
компонентов и смеси.
Для идеального газа по закону Дальтона:

r₁ = r₁^′; r₂ = r₂^′; … r_n = r_n^′. (2.18)

Так как V₁ +V₂ + … + V_n = V_см и m₁ + m₂ + … + m_n = m_см,

то r₁ + r₂ + … + r_n = 1, (2.19)
g₁ + g₂ + … + g_n = 1. (2.20)

Связь между объемными и массовыми долями следующее:

g₁ = r₁∙μ₁/μ_см; g₂ = r₂∙μ₂ /μ_см ; … g_n = r_n∙μ_n /μ_см, (2.21)

где: μ₁, μ₂, … μ_n, μ_см – молекулярные массы компонентов и смеси.
Молекулярная масса смеси:

μ_см = μ₁ r₁ + r₂ μ₂+ … + r_n μ_n. (2.22)

Газовая постоянная смеси:

R_см = g₁ R₁ + g₂ R₂ + … + g_n R_n =
= R_μ (g₁/μ₁ + g₂/μ₂+ … + g_n/μ_n ) =
= 1 / (r₁/R₁ + r₂/R₂+ … + r_n/R_n). (2.23)

Удельные массовые теплоемкости смеси:

с_{р см.} = g₁ с_{р 1} + g₂ с_{р 2} + … + g_n с_{р n}. (2.24)
с_{v см.} = g₁ с_{р 1} + g₂ с_{v 2} + … + g_n с_{v n}. (2.25)

Удельные молярные (молекулярные) теплоемкости смеси:

с_{рμ см.} = r₁ с_{рμ 1} + r₂ с_{рμ 2} + … + r_n с_{рμ n}. (2.26)
с_{vμ см.} = r₁ с_{vμ 1} + r₂ с_{vμ 2} + … + r_n с_{vμ n}. (2.27)

Тема 3. Второй закон термодинамики.