3582333772

3. Roztwory gazowe - sposoby charakteryzowania roztworów.

Doprowadzenie do zetknięcia się dwu lub więcej różnych czynników termodynamicznych powoduje mieszanie się ich drobin. W aerologii górniczej przeważnie ma się do czynienia z roztworami gazowymi. W jednolitych roztworach gazów doskonałych i pókloskonałych każdy składnik zajmuje równomiernie całkowitą objętość roztworu, a temperatura każdego składnika jest taka sama. O takich rodzajach roztworów mów prawo Daltona: .każdy składnik w roztworze gazowym zachowuje się tak, jak gdyby sam znajdował się w objętości zajętej przez roztwór".

♦    Całkowite ciśnienie roztworu p jest równe sumie ciśnień cząstkowych spowodowanych przez każdy składnik oddzielnie: p=pi+p/*-...+p„=Ip,. ♦ Ciśnienie składnikowe p, składnika i oznacza ciśnienie jakie zmierzyłoby się, gdyby składnik sam zajmował objętość V roztworu, i gdyby temperatura jego była równa temp. T roztworu: p.=(m.iR,T)/V=(n₍(MR)T)/V. ♦Skład roztworu gazowego można określić trzema sposobami: za pomocą udziałów objętościowych, kilogramowych i kilomolowych. •Udział objętościowy składnika wyraża się przez stosunek: ri=(Vi/V)ip gdzie: V,-objętość składnika pod ciśnieniem p i temp. T; V-objętość roztworu w tych samych warunkach termicznych. Z równania pv=p₀v₀aT wynika że objętość składnikowa o ciśnieniu p i temp. T dana jest wzorem: VF(n<MR)T)/p. Gdy skojarzymy ten wzór z zależnością pF(m..R.T)/V=(ni(MR)T)/V i uwzględnimy zależność ri=(Vi/V)Tp otrzymamy p,=r,p. Z wzoru tego wynika, że ciśnienie składnikowe p,dowolnego składnika w roztworze gazowym równa się iloczynom jego udziału objętościowego r, i ciśnienia roztworu p. »Udział kilogramowy składnika i wyraża się wzorem: g,=m/m gdzie m.,-ilość masy składnika, przy czym: m=mi+m₇+...+m„=Em, oznacza całkowitą masę roztworu. *Udział kilomolowy składnika i jest określany stosunkiem n, kmol składnika do całkowitej ilości n kmol roztworu: ZFni/h. Dla i-tego składnika roztwom równanie pV=mRT ma postać p,V=m,R,T. Po podzieleniu tego równania przez pV=mRT otrzymujemy związek: p/p=m„/m R./R, który jest równoważny zależności: rF(g,R,yR, a ponieważ zachodzi związek M.,R,=MR=const można to równanie zapisać następująco: r,=(g.m)/M,.

4. Powietrze kopalniane I jego właściwości (powietrze suche I wilgotne)

Jedną z podstawowych właściwości kopalnianej sieci wentylacyjnej jest zmienność składu chemicznego powietrza kopalnianego. Powietrze atmosferyczne jest roztworem różnych gazów chemicznie obojętnych względem siebie, wśród których przeważają ilościowo cztery składniki: azot. tlen. argon, dwutlenek węgla.

♦    Powietrze suche jest to powietrze atmosferyczne, z którego usunięto parę wodną. W skład chemiczny czystego powietrza suchego wchodzą: tlen. azot. argon, dwutlenek węgla, wodór. neon. hel. krypton, ksenon. Masa drobinowa powietrza suchego i jego indywidualna stała gazowa wynoszą odpowiednio: M₄=28,97=idem;

R,=287.04 J/kgK=idem. Powietrze kopalniane jest roztworem powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się w kopalni Zgodnie z przepisami górniczymi powietrze Świerże w wyrobiskach kopalnianych, w których przebywają ludzie powinno zawierać co najmniej 19% tlenu, oraz l%dwutleenku węgla. Zawartość szkodliwych dla zdrowia gazów w powietrzu świerzym nie powinna przekraczać: tlenek węgla 0.002%, dwutlenek azotu 0.00025%. dwutlenek siarki 0.0007%. siarkowodór 0,0007%. zawartość metanu tue powinna przekraczać 0,5%. Często powietrze kopalniane zastępowane jest powietrzem suchym, w tym celu do równania pv=RT wprowadza się stałą gazową powietrza suchego R*=287.04 J/kgK=idem i termiczną temp. wirmalną powietrza kopalnianego T, (wartość temp. jaką musiałoby mieć powietrze suche aby pod tym samym ciśnieniem p jego gęstość była równa gęstości powietrza kopalnianego w absolutnej temp. T zmierzonej termometrem suchym).

Tv=

Gdzie M..,-masa drobinowa powetrza suchego; X-stopień zawilżenia powietrza; M.-masa drobinowa i-tego składnika suchego roztworu gazowego w wilgotnym roztworze; T-temp. bezwzględna powietrza kopalnianego, i-wskażnik składnika roztworu gazowego. Gęstość masy powietrza kopalnianego: p=p/ (R«Tv). ♦Powietrze wilgotne. Jednym z parametrów stanu wilgotnego powietrza jest zawartość wilgoci X zdefiniowana wzorem: X=m_M»An_a gdzie ntK/o-masa pary wodnej. m.„-masa powietrza suchego. Gdy uwzględni się tylko fazę parową zawartość wilgod gazu X wyraża masę paty przypadającej na 1 kg powietrza suchego, a więc zawartą w (1+X) kg powietrza wilgotnego. Dla powietrza suchego zawartość wilgoci X przyjmuje wartość zerową.