Karol Tołwiński MP-52
Zadanie I.21
Obliczyć masę cząsteczkową i udziały objętościowe mieszaniny tlenu i wodoru, jeżeli jej objętościowa gęstość zasobu masy przy ciśnieniu p=1,3 [bar] i temperaturze t=127[°C] równa jest ρ=0,1 [kg/m3]. Masy cząsteczkowe i stałe gazowe tlenu i wodoru są odpowiednio równe:
MO2= 31,999 [kg/kmol] , RO2= 259,82 [J/kgK],
MH2= 2,016 [kg/kmol], RH2= 4124,68 [J/kgK].
Dane:
p=1,3 [bar],
t=127[°C],
ρ=0,1 [kg/m3],
MO2= 31,999 [kg/kmol] , RO2= 259,82 [J/kgK],
MH2= 2,016 [kg/kmol], RH2= 4124,68 [J/kgK].
Obliczyć:
M= ?, rO2= ?, rH2= ?, gO2= ?, gH2= ?, xH2= ?, xO2= ?
1.Wyznaczanie udziałów masowych mieszaniny tlenu i wodoru.
Uwzględniając w kolejności równanie definiujące indywidualną stałą gazową mieszaniny, równanie sumy udziałów masowych mieszaniny oraz równanie stanu gazu doskonałego Clapeyrona, otrzymujemy zestaw trzech równań z trzema niewiadomymi.
Podstawiając wyznaczony z równania drugiego udział masowy tlenu gO2 i z trzeciego indywidualną stałą gazową R do równania pierwszego otrzymano równanie:
z którego wyznaczono udział masowy wodoru:
Podstawiając wyznaczony udział masowy wodoru gH2 do równania drugiego otrzymano:
2. Wyznaczanie udziałów objętościowych i molowych tlenu i wodoru.
Zgodnie z definicją udziałów molowych i objętościowych mamy:
zatem:
3. Wyznaczanie masy cząsteczkowej mieszaniny tlenu i wodoru.
Zgodnie z definicją masy cząsteczkowej napiszemy:
oraz
Uwzględniając definicję udziału masowego:
i biorąc pod uwagę poniższą sumę:
otrzymano:
I ostatecznie masa cząsteczkowa określona jest zależnością:
4.Obliczenie wartości udziałów masowych wodoru i tlenu.
5.Obliczam wartości udziałów objętościowych wodoru i tlenu.
6.Obliczam wartość masy cząsteczkowej wodoru i tlenu.