khái niệm cơ bản và phương trình trạng thái

Ví dụ 1:
Một bình kín có thể tích 250 lít chứa 1,7 kg khí oxygen ở nhiệt độ 50
o
C.
Hãy xác đònh số chỉ của áp kế. Cho biết áp suất khí quyển
bar1p
kq
=

Giải

• p suất tuyệt đối trong bình là:

V
T.R.G
p
tđ
=

Trong đó:
3
m25,0lít250V
K15,32315,27350T
)K.kg/(J8125,259
32
8314
R
kg7,1G
==
=+=
==

=

Vậy:

bar7092,5Pa10.7092,5
25,0
15,3238125,2597,1
p
5
tđ
==
××
=
•
p kế là manomet, chỉ áp suất dư:

bar7092,417092,5ppp
kqtđd
=
−
=
−
=


Nguyễn toàn phong 1 of 5 Chương I _ KNCB $ PTTT
Ví dụ 2:
Một bình kín có thể tích 1,2 m
3
chứa hỗn hợp khí ở nhiệt độ 30

o
C.
Hỗn hợp gồm: 2 kg oxygen, 3 kg nitrogen, 4 kg carbon dioxide
Cho biết áp suất khí quyển
bar1p
kq
=

Hãy xác đònh:
a.
Số chỉ của áp kế
b.
Phân áp suất của khí thành phần
Giải
• Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp:

()
∑
μ
=μ
ii
hh
hh
/G
G

kmol/kg542,34
44
4
28

3
32
2
432
=
++
+
+
=

•
Hằng số khí:

)K.kg/(J69,240
542,34
83148314
R
hh
==
μ
=

a. Số chỉ của áp kế
• p suất tuyệt đối trong bình là:
bar472,5m/N10.472,5
2,1
15,30369,2409
V
T.R.G
p

25
tđ
==
××
=
=

3
m2,1V
K15,30315,27330T
kg9G
=
=+=
=

•
p kế là manomet, chỉ áp suất dư:

bar472,41472,5ppp
kqtđd
=
−
=
−=
Nguyễn toàn phong 2 of 5 Chương I _ KNCB $ PTTT
b. Phân áp suất của khí thành phần
Theo 1.43:

i
hh

ii
gpp
μ
μ
⋅⋅=


()
bar9094,12503,23127,14724,5p
bar2503,2
28
542,34
9
3
4724,5p
bar3127,1
32
542,34
9
2
4724,5p
cacbonic
nitrogen
oxygen
=+−=
=××=
=××=


Ví dụ 3:

Hỗn hợp khí lý tưởng có thành phần như sau: 2 kg oxygen, 3 kg
nitrogen, 1,5
kg carbon dioxide và 0,1 kg hydrogen
Hỗn hợp khí này chứa trong một bình kín, áp kế chỉ 6 bar, nhiệt độ
70
o
C. Xác đònh:
a.
Thể tích khối khí.
b.
Phân áp suất khí thành phần.
Giải
• Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp:

()
∑
μ
=μ
ii
hh
hh
/G
G

kmol/kg0115,26
2
1,0
44
5,1
28

3
32
2
1,05,132
=
+++
+
++
=

•
Hằng số khí:

)K.kg/(J62765,319
0115,26
83148314
R
hh
==
μ
=

Nguyễn toàn phong 3 of 5 Chương I _ KNCB $ PTTT
a. Thể tích khối khí:

3
5
m034,1
10.7
15,34362765,3196,6

p
T.R.G
V
=
××
=
=

K15,34315,27370T
bar761p
kg6,6G
hh
=+=
=+=
=

b. Phân áp suất khí thành phần
• Thành phần % theo thể tích:

()
%71,1943,1323,4263,24100r
%43,13
44
0115,26
6,6
5,1
r
%23,42
28
0115,26

6,6
3
r
%63,24
32
0115,26
6,6
2
.gr
hydrogen
cacbonic
nitrogen
oxygen
hh
oxygenoxygen
=++−=
=×=
=×=
=×=
μ
μ
=

•
Phân áp suất:

()
bar3797,19401,09561,27241,1100p
bar9401,071343,0p
bar9561,274223,0p

bar7241,172463,0p.rp
hydrogen
cacbonic
nitrogen
oxygenoxygen
=++−=
=×=
=×=
=
×
==


Nguyễn toàn phong 4 of 5 Chương I _ KNCB $ PTTT
Ví dụ 4:
Một bình kín chứa oxygen có thể tích 800 lít, áp kế chỉ 2 bar, nhiệt
độ 27
o
C. Sau khi nạp thêm oxygen, áp kế chỉ 8 bar và nhiệt độ khối khí
là 50
o
C.
Tìm khối lượng oxygen đã nạp vào, biết áp suất khí trời là 1
bar.
Giải
• Khối lượng oxygen nạp vào bình:

⎟
⎟
⎠

⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=−=
−=Δ
1
1
2
2
1
1
2
2
12
T
p
T
p
.
R
V
T.R
V.p
T.R
V.p
GGG

Trong đó:

K15,30015,27327T
K15,32315,27350T
bar312p
bar918p
m8,0lít800V
)K.kg/(J8125,259
32
8314
R
1
2
1
2
3
=+=
=+=
=+=
=+=
==
==

Vậy
kg4981,510.
15,300
3
15,323
9
81,259
8,0

G
5
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−×=Δ

Nguyễn toàn phong 5 of 5 Chương I _ KNCB $ PTTT