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= ?, r_O2= ?, r_H2= ?, g_O2= ?, g_H2= ?, x_H2= ?, x_O2= ?

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 g_O2 i z trzeciego indywidualną stałą gazową R do równania pierwszego otrzymano równanie:

z którego wyznaczono udział masowy wodoru:

Podstawiając wyznaczony udział masowy wodoru g_H2 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.