結構工程師基礎知識輔導:理想氣體(2)

2020-11-23 建設工程教育網

　　在實際工作中常遇到多組分的氣體混合物，其中某一組分氣體B對器壁所施加的壓力，稱為該氣體的分壓（pB），它等於相同溫度下該氣體單獨佔有與混合氣體相同體積時所產生的壓力。混合氣體的壓力組分的氣體的分壓之和，此經驗規則稱為道爾頓分壓定律（圖1-2），其數學表達式為：

　　p=ΣpB

　　（1.1.2）

　　如組分氣體和混合氣體的物質的量分別為和，則它們的壓力分別為：

　　pB=nbRT/V（1.1.2a）

　　p=nRT/V（1.1.2b）

　　式中：為混合氣體的體積。將式（1.1.2a）除以式（1.1.2b），可得下式：

　　pB/p=nB/n

　　或pB = nBRT/V（1.1.3）

　　式中：（nB/n）為組分氣體B的摩爾分數。式（1.1.3）為分壓定律的另一種表達形式，它表明混合氣體中任一組分氣體B的分壓（pB）等於該氣體的物質的量分數與總壓之積。

　　工業上常用各組分氣體的體積分數表示混合氣體的組成。由於同溫同壓下，氣態物質的量與它的體積成正比，不難導出混合氣體中組分氣體B的體積分數等於物質B的摩爾分數：

　　VB/V = nB/n（1.1.4）

　　式中：VB、V分別表示組分氣體B和混合氣體的體積。把式（1.1.4）代入（1.1.3）式得下式：

　　pB =（VB/V）p

　　在確定的溫度、壓力條件下，混合氣體的體積等於所含各種氣體的分體積之和。

　　氣體擴散定律

　　同溫同壓下各種不同氣體擴散速度與氣體密度的平方根成反比。A氣體擴散速度：B氣體擴散速度=√（根號下）B氣體分子質量：√（根號下）A氣體分子質量

　　真實氣體

　　壓縮因子

　　描述真實氣體的pVT性質中，最簡單，最直接，最準確，使用的壓力範圍也最廣泛的狀態方程，是將理想氣體理想狀態方程用壓縮因子Z加以修正。

　　即：pV=ZnRT

　　由此可知，壓縮因子的定義為：

　　Z=pV/nRT=pVm/RT

　　壓縮因子是無量綱量。很顯然，Z的大小反映出真實氣體對理想氣體的偏差程度即Z等於Vm（真實）除以Vm（理想）對於理想氣體，在任何溫度壓力下Z恆等於1.

　　當Z<1時，說明真實氣體的Vm比同樣條件下理想氣體的為小，此時真實氣體比理想氣體易於壓縮；

　　當Z>1時，說明真實氣體的Vm比同樣條件下理想氣體的為大，此時真實氣體比理想氣體難於壓縮。由於Z反映出真實氣體壓縮的難易程度，所以將它稱為壓縮因子。

責任編輯：芊墨

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