lista 1

LISTA 1
GAZY DOSKONAŁE I PÓŁDOSKONAŁE
Prawo Bolye’a i Mariotte’a
Gdy T = const, to p ⋅ V = const.
Zad.1
Gaz doskonały znajdujący się pod ciśnieniem manometrycznym pm1 = 0,7 MPa zajmuje objętość V1 = 1,25 m3.
Ciśnienie otoczenia wynosi pot = 0,1 MPa. Jaką objętość będzie zajmować ten gaz pod ciśnieniem
manometrycznym pm2 = 2,4 MPa, jeśli temperatura jego nie ulegnie zmianie?
Odp. 0,4 m3
Prawo Gay-Lussaca
Gdy p = const, to V/T = const.
Zad.2
Jaką objętość zajmie gaz doskonały w temperaturze 0oC, jeŜeli jego objętość w temperaturze 100oC pod tym
samym ciśnieniem wynosi 3,64 l?
Odp. 2,66 l
Równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego
p⋅v=R⋅T
p⋅V=m⋅R⋅T
p ⋅ V = n ⋅ (RM) ⋅ T
Zad.3
Obliczyć pojemność zbiornika, w którym ma być zmagazynowane 200 kg azotu N2 o temperaturze 12oC pod
ciśnieniem manometrycznym 0,7 MPa. Ciśnienie otoczenia wynosi 0,1 MPa.
Odp. 21,14 m3
Zad.4
Obliczyć gęstość wodoru H2 o temperaturze 27oC pod ciśnieniem bezwzględnym 0,5 MPa.
Odp. 0,404 kg/m3
Zad.5
Obliczyć objętość właściwą metanu o temperaturze 200oC pod ciśnieniem manometrycznym pm = 0,03 MPa,
jeŜeli ciśnienie otoczenia wynosi 90,7 kPa.
Odp. 2,03 m3/kg
Zad.6
Rurociągiem o średnicy wewnętrznej d = 100 mm przepływa spręŜone suche powietrze o parametrach: p = 0,8
& powietrza w kilogramach na
MPa, t = 15oC z prędkością średnią w = 24 m/s. Obliczyć strumień masy m
godzinę.
Odp. 6550,5 kg/h
Zad.7
Jaką objętość zajmuje azot o masie 1,2 kg, przy ciśnieniu 3 MPa i w temperaturze 427oC, a jaką w warunkach
normalnych? Określić ilość azotu w kilomolach.
Odp. 0,083 m3; 0,959 ݉௡ଷ ; 0,0429 kmol
Zad.8
Wentylator podaje powietrze do kotła parowego w ilości 10200 m3/h przy temperaturze 300oC i nadciśnieniu
155 mmH2O. Ciśnienie barometryczne wynosi 755 Tr. Jaka jest wydajność wentylatora w nm3/h (normalnych
metrach sześciennych na godzinę) i w kg/h (strumień masy)? (1 mmH2O=9,81 Pa; 1 Tr=1 mmHg=133,32 Pa)
Odp. 4900,56
య
௠೙
௛
; 6337,5 kg/h
Zad.9
W zbiorniku o stałej objętości 12 m3 znajdował się gaz doskonały o parametrach: p1 = 2 MPa, t1 = 12oC.
Ze zbiornika tego pobrano pewną ilość gazu. Parametry gazu pozostałego w zbiorniku wynoszą: p2 = 0,6 MPa,
t2 = -7oC. Obliczyć, ile kilomoli gazu pobrano ze zbiornika.
Odp. 6,872 kmol
Zad.10
Rurociągiem o średnicy wewnętrznej 20 mm przepływa tlen z prędkością średnią 12 m/s. Parametry tlenu
wynoszą: p = 0,588 MPa, t = 5oC. Wartość strumienia przepływającego tlenu wyrazić w: a) m3/s; b) kg/h;
c) kmol/s oraz d) obliczyć objętość, jaką zajęłaby w warunkach normalnych taka ilość gazu, która przepływa
tym rurociągiem w ciągu jednej minuty.
a) 0,0038 m3/s; b) 111,38 kg/h; c) 0,00097 kmol/s; d) 1,298 m3
Zad.11
W butli o pojemności 100 l znajduje się tlen o ciśnieniu 150 bar i temperaturze 15oC. Po zuŜyciu pewnej ilości
tlenu ciśnienie wynosi 40 bar, a temperatura 25oC. Ile kilogramów tlenu zuŜyto i ile ݉௡ଷ tego tlenu pozostało
w butli?
Odp. 14,88 kg; 3,62 ݉௡ଷ
Roztwory gazów
Zad.12
Zmieszano ze sobą 3 kmol helu i 1 kmol azotu. Obliczyć udziały molowe oraz masowe składników tego
roztworu.
Odp. zHe=0,75; zN2=0,25; gHe=0,3; gN2=0,7
Zad.13
Roztwór gazów zawiera 3 kmol N2, 128 kg SO2 i taką ilość CO2, która w warunkach normalnych zajęłaby
objętość 112,1 m3. Skład roztworu wyrazić za pomocą: a)udziałów molowych; b) udziałów masowych;
c) udziałów objętościowych.
Odp. a) zN2=0,3; zSO2=0,2; zCO2=0,5; b) gN2=0,195; gSO2=0,296; gCO2=0,509; c) rN2=0,3; rSO2=0,2; rCO2=0,5
Zad.14
Udziały molowe składników gazu wodnego wynoszą: zH2 = 0,5, zCO = 0,5. Obliczyć udziały masowe
składników tego gazu. Rozpatrzyć 1 kmol gazu wodnego.
Odp. gH2=0,0667; gCO=0,9333
Zad.15
0,3 m3 powietrza zmieszano z 0,5 kg CO2. Oba gazy przed zmieszaniem i roztwór po zmieszaniu mają
parametry: p = 6 bar, t = 45oC. Obliczyć ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla.
Odp. 0,857 bar
Zad.16
W zbiorniku o objętości 50 m3 znajduje się roztwór gazów o składzie masowym: gH2 = 0,2; gCO = 0,3;
gN2 = 0,5 pod ciśnieniem manometrycznym 1,7 MPa. Temperatura roztworu wynosi 17oC. Przyjmując, Ŝe
ciśnienie otoczenia ma wartość 0,1 MPa, obliczyć a) zastępczą masę cząsteczkową r-ru Mz, b) zastępczą stałą
gazową r-ru Rz, c) ilość kilogramów czynnika zawartego w zbiorniku.
Odp. a) Mz=7,78 kg/kmol; b) Rz=1061,8 J/(kg K); c) 292,28 kg
Zad.17
Udziały objętościowe składników gazu wielkopiecowego wynoszą: rH2 = 2%; rCO = 22%; rCO2 = 8%;
rN2 = 68%. Obliczyć gęstość tego gazu w warunkach normalnych. (Gęstość poszczególnych składników
w warunkach normalnych odczytać w tab.).
Odp. 1,2853 kg/m3
Zad.18
Objętościowy skład gazu palnego wynosi: rCO = 10%; rH2 = 45%; rCH4 = 35%; rC2H4 = 4%; rCO2 = 3%;
rN 2 = 3%. Określić zastępczą masę cząsteczkową roztworu, gęstość roztworu przy normalnym ciśnieniu, udziały
masowe składników i zastępczą stałą gazową roztworu oraz ciśnienie cząsteczkowe metanu w odniesieniu do
ciśnienia normalnego.
Odp. Mz=12,58 kg/kmol; ρn=0,564 kg/m3; gCO=0,222; gH2=0,072; gCH4=0,445; gC2H4=0,089; gCO2=0,105;
gN2=0,067; Rz=660,97 J/(kg K); pCH4=0,3546 bar
Zad.19
Zbiornik przegrodzony cienką przegrodą składa się z dwóch róŜnych części o objętościach: VI = 1,5 m3
i VII = 1 m3. W części VI znajduje się CO2 pod ciśnieniem pI = 5 bar i w temperaturze TI = 303 K., w części
VII tlen pod ciśnieniem pII = 2 bary i w temperaturze TII = 330 K. Określić udział masowy i objętościowy CO2
i O2 oraz zastępczą masę cząsteczkową roztworu i zastępczą stałą gazową roztworu powstałego po usunięciu
przegrody i zakończeniu procesu mieszania gazów.
Odp. gCO2=0,849; gO2=0,151; rCO2=0,803; rO2=0,197; Mz=41,64 kg/kmol; Rz=199,69 J/(kg K)
Zad.20
W naczyniu o pojemności V1 = 5 l znajduje się tlen pod ciśnieniem p1 = 2 bar. W drugim z naczyń o pojemności
V2 = 8 l znajduje się azot pod ciśnieniem 3 bar. Jakie ciśnienie będzie miała mieszanina tych gazów po ich
połączeniu gdy temperatura przed i po procesie nie ulega zmianie.
Odp. p=2,62 bar