Phương Trình Trạng Thái Chất Khí

Tóm tt tun1 Ü Chng 1: Mt sô khai niêm c ban – Phng trinh trng thai cua cht khi 1.1 Các vn đ chung 1.2 Nhng khái nim c bn 1.3 Thông s trng thái ca môi cht TUN 1 1.4 Phng trình trng thái ca cht khí 1.5 Nhit dung riêng ca cht khí TUN 2 Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.1 p.1 1.4 1.4 Phng trình trng thái ca cht khí Phng trình trng thái ca cht khí -Ti trng thái cân bng, thc nghim và lý thuyt cho thy: 0),,( = Tvpf cho phép tìm thy thông s th 3 khi bit 2 thông s kia 1.4.1 Phng trình trng thái khí lý tng 1.4.2 Hn hp khí lý tng 1.4.3 Phng trình trng thái khí thc Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.2 p.2 1.4.1 1.4.1 Phng trình trng thái khí lý tng Phng trình trng thái khí lý tng Ü Khí đc xem là khí lý tng nu tha mãn 2 điu kin sau: - Không có lc tng tác gia các phân t và nguyên t - Không có th tích bn thân phân t Ü Khí thc có th xem là khí lý tng  điu kin áp sut khá thp và nhit đ khá cao Ü Mi quan h gia các thông s p, v, T ca khí lý tng đu tiên đc rút ra t các kt qu thc nghim , sau đó đc chng minh bng lý thuyt nh thuyt đng hc phân t Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.3 p.3 Ü Mô phng chuyn đng ca phân t khí Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.4 p.4 Boyle’s Law (1662) constant (constant temperature)pV = Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.5 p.5 Charles’ Law (1776) constant (constant pressure) V T = -273.15 o C t ( o C) Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.6 p.6 Gay-Lussac’s Law (1802) constant (constant volume) p T = t ( o C) Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.7 p.7 Phng trình trng thái khí lý tng (Pt Clapeyron) RTpv = hay: GRTpV = trong đó: -p (N/m 2 ): áp sut tuyt đi ca khi khí đang xét -v (m 3 /kg): th tích riêng ca khi khí đang xét -V (m 3 ): th tích ca khi khí đang xét - T ( o K): nhit đ tuyt đi ca khi khí đang xét - G (kg): khi lng ca khi khí đang xét -R (J/kg.đ) hng s ca cht khí đang xét μμ μ 8314 == R R Vi μ là khi lng phân t ca 1 kmol khí đang xét (vd: μ caO 2 là 32 kg, caN 2 là 28 kg, vv ) Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.8 p.8 Ví d 1.4: xác đnh th tích riêng ca CO 2 ti: p = 70 bar T = 40 o C Gii: )/(4416212 2 kmolkgxCO = + = ⇒ μ (Hoc tra theo bng 1.3 [1]: )/(01.44 2 kmolkg CO = μ S dng pt trng thái khí lý tng: )/(00845.0 1070 )27340(955.188 3 5 kgm x x p RT vRTpv = + ==⇒= đokgJR CO )./(955.188 44 8314 2 == nu xem khí CO 2  điu kin trên nh khí lý tng. Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.9 p.9 1.4.2 Hn hp khí lý tng 1 1 21 =⇒+++= ∑ = n i in gGGGG x x x o o o x x x o o o p,V,T p, V 1 ,T p, V 2 ,T 1 1 21 =⇒+++= ∑ = n i in rVVVV x x x o o o p,V,T p 1 ,V,T p 2 ,V,T x x x o o o n pppp + + += 21 Ü Hn hp các khí lý tng cng là khí lý tng G G g i i = Ü Thành phn khi lng V V r i i = Ü Thành phn th tích Ü nh lut Gibbs-Dalton Ngi son: TS. Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 p.10 p.10 [...]... kmol c a m t s lo i khí (kcal/kmol ) kcal/kmol Lo i khí c v c k = cp/cv p Khí 1 nguyên t 5 1.6 Khí 2 nguyên t (O2, N2, ) 5 7 1.4 Khí 3 và nhi u nguyên t (CO2, NH3, …) Ü 3 7 9 1.3 Note: 1 kcal = 4.186 kJ p.17 Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 B ng NDR kmol c a m t s lo i khí kJ/kmol Lo i khí c v c k = cp/cv p Khí 1 nguyên t 20.9 1.6 Khí 2 nguyên t (O2, N2, ) 20.9 29.3 1.4 Khí 3 và nhi u nguyên... pt tr ng thái c a khí th c ã nh t t c u xu t phát t th c nghi m Pt Van der Waals tr ng thái c a khí lý t Ü p a v2 v b c công b , h u c thành l p (n m 1871) d a trên pt ng: (m3/kmol) v R T R v i: v 8314 (J/kmol ) pt 1.34 [1] trong ó: - a: h s hi u ch nh khi tính - b: h s hi u ch nh khi k Ü å nl ct ng tác gi a các phân t n th tích b n thân c a phân t thu n ti n tính toán, t pttt c a t ng lo i khí th c... [1] d dàng tra c u p.14 Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM Tính l i VD 1.4: xác 8/2008 nh th tích riêng c a CO2 t i: p = 70 bar a) xem khí CO2 T = 40 oC b) xem khí CO2 i u ki n trên là khí th c, s d ng pt Van des Waals Gi i: a) b) B ng 1.2 [1] v RT p i u ki n trên nh khí lý t 0.00845 (m 3 / kg ) p S d ng pt Van des Waals: cho CO2: 70 x10 70 v 3 v 5 ng a = 3.647 b = 0.0428 3.647 x10 5 v2 29.019 v 2 v... HCM 8/2008 1.5 Nhi t dung riêng (NDR) c a ch t khí Là nhi t l ng c n thi t cung c p cho 1 lên 1 theo m t quá trình nào ó n v ch t khí t ng Ü Ü Phân lo i: - NDR kh i l ng - NDR th tích - NDR kmol c (kJ/kg/ ) c’ (kJ/m3/ ) c (kJ/kmol ) Ü Quan h gi a các lo i NDR Ü Th ng s d ng nh t: cp, c Ü NDR kh i l p c c 22.4 c' ( ng áp); cv, c v ( ng tích) ng c a h n h p khí: n c hh g i ci i 1 v i gi là các thành ph... Xem hh là khí lý t Ü Tính Rhh: Rhh v hh ng 8314 ng áp (2) T = 27 oC 2 RhhThh p hh (J/kg ) v i: hh r1 r2 1 2 r3 3 hh hh 0.125 x 44 0.04 x32 0.835 x 28 Ü Th tích riêng c a hh: 30.16 (kg/kmol) (1 v hh) 275.66 x(227 273) 100 x10 3 (2 v hh) 275.66 x(27 273) 100 x10 3 p.13 Rhh 1.3783 0.8270 275.66 (J/kg/ (m3/kg) (m3/kg) ) Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM 1.4.3 Ph Ü 8/2008 ng trình tr ng thái c a khí th... (CO2, NH3, …) Ü 12.6 29.3 37.7 1.3 VD: - Khí O2: c p= 29.3 å cp= c p/ = 29.3/32 = 0.9156 - Khí CO2: c p= 37.7 å cp= c p/ = 37.7/44 = 0.857 - Không khí: cp (kk) = 0.23 cp (O2) + 0.77 cp (N2) = 1.016 p.18 kJ/kg kJ/kg kJ/kg Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM Tính nhi t l 8/2008 ng theo nhi t dung riêng Q = Gc (t2-t1) trong ó: * Q (kJ): nhi t l ng cung c p cho quá trình * G (kg): kh i l ng ch t môi gi... (kJ/kg ): nhi t dung riêng c a quá trình * t1, t2 (oC): nhi t u và cu i c a quá trình Q Q G G t1 t2 - Gia nhi t cho dòng môi gi i Qp Gc p (t 2 ng áp - Gia nhi t cho dòng môi gi i ng tích t1 ) Qv p.19 Gcv (t 2 t1 ) Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM Ví d 2.4: 8/2008 p = 3 at Q G cv (T2 T1 ) T1 = 20 oC Q = ?? Gi i: V = 300 l không khí T2 = 120 oC 1.05 x 0.721 x 120 20 Không khí (21% O2, 79% N2) Kh i l KK...Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM 8/2008 H ng s ch t khí Rhh c a h n h p Ü Phân t l ng t ng ng c a h n h p 1 hh g1 / 1 g2 / g n / 2 n (n u bi t gi c a hh) hay: hh r1 1 r2 Ü Quan h gi a ri và gi Ü H ng s ch t khí t ng ng Rhh c a h n h p 2 gi rn i n (n u bi t ri c a hh) ri hh Rhh R (J/kg ) hh p.11 8314 hh Ng i so n: TS Hà anh Tùng... HCM Ví d 2.4: 8/2008 p = 3 at Q G cv (T2 T1 ) T1 = 20 oC Q = ?? Gi i: V = 300 l không khí T2 = 120 oC 1.05 x 0.721 x 120 20 Không khí (21% O2, 79% N2) Kh i l KK ng KK ch a trong bình là: G KK c xem nh khí lý t ng 2 nguyên t c cv v pV RT 28.84 75.705 (kJ ) 29 (kg/kmol) 3 x0.981x10 5 x 0.3 8314 x(20 273) 29 1.05 kg 20.9 kJ / kmol o cv/ 20.9 / 29 0.721 kJ / kg o p.20 Ng i so n: TS Hà anh Tùng HBK tp HCM