Жылуэнергетикалық қондырғылар циклдарының термодинамикалық негіздері

Дәріс 2

2 Идеал газ қоспасы

3 Дальтон заңы

4 Идеал газ параметрлері және оларды анықтау

Газ (франц. gaz, грек chaos ) деген сөз молекулалары арасында өзара әсер (әрекеттестік) әрекет ету күш жоқ, ал молекулалардың өзі көлемсіз және олар өздерін материалдық нүкьелер ретінде көрсететін газдарды идеал газдар деп атайды.

Жоғарыдағы анықтамалардан, идеал газ бұл модель екенін көреміз және ол жуықтап және оңайлатып (жеңілдетіліп) алынған түрі.

Нақты газдарда молекулалар арасында ілініс күші бар және оның шамасы молекулалар арасы бір-бірінен қашықтаған сайын азая береді, онда заттардың молекулалары бірімен-бірі берік ұстаспайды, мүмкін болған көлемді толтыра бет-бетімен қозғала береді. Кәдімгі қысым мен температурада газ молекулаларының арасындағы орташа қашықтық, сұйықтар және қатты заттардағымен салыстырғанда шамамен 10 есе артық болады, сондықтан газдың тығыздығы әлде қайда кем.

Идеал газдың тығыздығы аз болған сайын, оның дәлдігі соғұрлым жоғары.

Табиғатта идеал газдың жоқтығына қарамай көптеген газдар (ауа, азот, оттегі, көміртегі тотығы, отынның жану продуктері және т.б.) бөлмелік температурада және бірнеше бар болатын қысымда идеал газ заңына бағынады. Тығыздалған (қоюланған) будың (сұйыққа немесе кристалға айналуын) жағдайындағы газдар мен сұйықтар. Мысалы, кәдімгі температурадағы және қысымдағы суды және су буын идеалдыгазға жатқызуға болмайды.

Техникада өздері жеке газдардың қоспасы болып келетін газ тәрізді заттар қолданылады. Жердегі ең кең таралған газ ауа (бұл негізінен азот пен оттегінің қоспасы). Отынның жануы кезінде жүретін химиялық реакция ауадағы оттегімен тотығады да, пайда болған түтін газдары да қоспа түрінде болады. Бұндай мысалдарды көптеп келтіруге болады.

Домнадағы газ, қазандықтан іштен жану двигателінен, реактивті двигателінен және басқа жылу қондырғыларынан шығар газдар да жоғарыда айтылған мысалға жатады.

Газ қоспасы деп бір-бірімен химиялық реакцияға кірмейтін жеке газдар қоспасын айтады. Қоспадағы әр газ басқа газдардан тәуелсіз өзінің бар қасиеттерін сақтайды және ол өзі ғана толтырылған көлемдегі сияқты әсер етеді.

Ыдыстың қабырғасына газдың молекулалары парциалды (құрамдас бөліктері) деп аталатын қысым туғызады. Қоспаға кіретін әр жеке газ, Клапейронның теңдеуіне бағынады, сонымен ол идеал газға жатады. Идеал газдар қоспасы Дальтон заңына бағынады, ол былай дейді:

Газдар қоспасының жалпы қысымы, жеке газдардың құрамдас бөліктерінің қысымдарының қосындысына тең:

мұндағы P₁, P₂, P₃…P_n-құрамдас бөліктердің қысымы.