Własności gazów i par.doc

Obliczenia w Chemii technicznej

Własności gazów i par.

Wiadomości teoretyczne:

Prawa stanu gazowego. Równanie stanu gazów rzeczywistych. Prawo Daltona. Wilgotność względna. Równanie Clausiusa-Clapeyrona. Pary nasycone. Ciepło parowania.

Zadania:

1.      Jakie ciśnienie należy wywierać, aby skroplić dwutlenek węgla w temperaturze:       a) 31 oC, b) 50 oC? 2) Jaką największą objętość może zajmować 1 kg ciekłego dwutlenku węgla? 3) Jakie największe ciśnienie osiąga para nasycona ciekłego dwutlenku węgla?                                                                                                                                                                                                                                              (2) 2,9·10-3 m3, 3) 73 atm)

2.      Korzystając z równania van der Waalsa, oblicz gęstość pary wodnej w stanie krytycznym przyjmując, że stała b = 0,0306 m3/kmol.                                                                                                                                                                                                    (196 kg/m3)

3.      Znaleźć gęstość pary wodnej nasyconej w temperaturze 50oC.                                                                                                                                                                        (8,2·10-2 kg/m3)

4.      Ile razy gęstość pary wodnej nasyconej w temperaturze 16oC jest mniejsza od gęstości wody?                                                                                                                 (74 000 razy)

5.      Ile razy gęstość pary wodnej nasyconej w temperaturze 200 oC jest większa od gęstości pary wodnej nasyconej w temperaturze 100 oC?                                           (12 razy)

6.      Ile wazy para wodna w 1 m3 powietrza podczas letniego dnia w temperaturze 30 oC i przy wilgotności względnej 75%.                                                                                     (222,9 N)

7.      W zamkniętej objętości V = 1 m3 wilgotność względna powietrza wynosi 60% w temperaturze 20 oC. Ile wody powinno jeszcze wyparować do tej objętości, aby para wodna stała się nasycona?                                                                                                  (6,9·10-3 kg)

8.      Temperatura pokoju wynosi 18 oC, a wilgotność względna powietrza wynosi 50%. Do metalowego czajnika nalano zimną wodę. Przy jakiej temperaturze wody czajnik przestaje pokrywać się parą?                                                                                                   (7oC)

9.      Ciśnienie pary nasyconej nad roztworem w temperaturze 30 oC wynosi 3,2 MPa. Oblicz ciśnienie pary nasyconej nad tym roztworem w temperaturze 60 oC.                                                                                                                                                           (15 MPa)

10.  Do naczynia o objętości V = 10 dm3 napełnionego suchym powietrzem w warunkach normalnych wprowadzono m = 3 g wody, a następnie naczynie ogrzano do temperatury t = 100oC. Wyznaczyć ciśnienie p wilgotnego powietrza w naczyniu przy tej samej temperaturze.                                                                                                                                                                                                                                              (1,89·105 N/m2)

11.  W komorze Wilsona o objętości 1 dm3 zawarte jest powietrze nasycone parą wodną. Temperatura początkowa komory wynosi 20oC. Wskutek ruchu tłoka objętość komory wzrosła 1,25-krotnie. Rozprężenie należy traktować jako adiabatyczne, przy czym κ=cp/cv przyjąć równe 1,4. Znaleźć: 1) ciśnienie pary wodnej przed rozprężaniem;     2) ilość pary wodnej w komorze przed rozprężaniem; 3) gęstość pary wodnej przed rozprężeniem; 4) temperaturę pary po rozprężeniu (pominąć zmianę temperatury spowodowaną wydzieleniem ciepła przy skraplaniu się pary); 5) ilość skroplonej pary wodnej; 6) gęstość pary wodnej po skropleniu; 7) stopień przesycenia, czyli stosunek gęstości pary wodnej po rozprężeniu (lecz przed skropleniem) do gęstości pary wodnej nasyconej w powietrzu przy temperaturze, która ustala się po skropleniu.                                          (2333Pa; 17,2 mg; 1,72·10-2 kg/m3; 268K; 13,2 mg; 3,2·10-3 kg/m3; 4,3 razy)

12.  Posiłkując się równaniem Clapeyrona-Clausiusa oraz danymi z tablic fizyko-chemicznych , znaleźć ciepło parowania wody w temperaturze 5oC.

13.  Naczynie zawierające pewną ilość azotu w temperaturze t1=15oC, porusza się z prędkością v = 100 m/s. Jaka będzie temperatura azotu t2 w naczyniu, jeżeli gwałtownie zahamuje i jeżeli można pominąć przekazywanie ciepła ściankom naczynia? Ciepło właściwe azotu wynosi cv = 1050 J/kg·K.                            (19,8oC)

14.  W naczyniu znajduje się powietrze w warunkach normalnych. Naczynie jest zamknięte zastawką, której powierzchnia wynosi S = 10 cm2, a ciężar jest równy        Q = 13,5 N. Do jakiej temperatury należy ogrzać powietrze w naczyniu, aby zdołało ono otworzyć zastawkę? Nie uwzględniać rozszerzalności naczynia przy ogrzewaniu.                                                                                                                                            (309,4K)