Вопрос школьника
Найти удельную теплоемкость cp газовой смеси, состоящей из количества v1=3 кмоль аргона и количества v2=3 кмоль азота
Ответ от учителя
Удельная теплоемкость cp газовой смеси зависит от ее состава и температуры. Для расчета удельной теплоемкости cp газовой смеси, состоящей из количества v1=3 кмоль аргона и количества v2=3 кмоль азота, необходимо знать удельные теплоемкости cp каждого газа и их молярные доли в смеси.
Удельная теплоемкость cp газа определяется как количество теплоты, необходимое для нагрева единицы массы газа на 1 градус Цельсия. Удельная теплоемкость cp газа зависит от его состава и температуры. Для аргона и азота удельные теплоемкости cp при постоянном давлении составляют соответственно 0,520 и 1,040 кДж/(кг·К).
Молярная масса аргона равна 39,95 г/моль, а молярная масса азота равна 28,01 г/моль. Таким образом, масса газовой смеси составляет:
m = v1·M1 + v2·M2 = 3·39,95 + 3·28,01 = 227,82 г
Молярная масса газовой смеси равна:
M = (v1 + v2)·M1M2/(v1·M2 + v2·M1) = (3 + 3)·39,95·28,01/(3·28,01 + 3·39,95) = 33,99 г/моль
Молярная доля аргона в смеси равна:
x1 = v1/(v1 + v2) = 0,5
Молярная доля азота в смеси равна:
x2 = v2/(v1 + v2) = 0,5
Удельная теплоемкость cp газовой смеси при постоянном давлении можно рассчитать по формуле:
cp = x1·cp1 + x2·cp2 = 0,5·0,520 + 0,5·1,040 = 0,780 кДж/(кг·К)
Таким образом, удельная теплоемкость cp газовой смеси, состоящей из количества v1=3 кмоль аргона и количества v2=3 кмоль азота, равна 0,780 кДж/(кг·К).
