Släpp in separata termostatkärl under samma tryck sid det finns gaser A Och I, tagna i mängder och mullvadar. När dessa kärl är anslutna sker spontan blandning av gaser tills en homogen sammansättning av gasblandningen har etablerats genom hela systemets volym. Vi kommer att anta att källgaserna och deras blandningar följer tillståndsekvationerna för ideala gaser. Sedan, samtidigt som ett konstant totalt gastryck bibehålls sid partialtrycken för gaser i den resulterande blandningen kommer att vara lika

När idealgaser blandas, finns det inga termiska effekter, så det finns ingen värmeväxling mellan gaserna och termostaten, och förändringen i systemets entropi kommer att helt bestämmas av irreversibiliteten hos processerna i systemet.

För att hitta den önskade förändringen i entropin är det nödvändigt att kontrastera den beskrivna spontana processen med en mental jämviktsövergång mellan samma initiala och slutliga tillstånd i systemet.

För jämviktsblandning av gaser kommer vi att använda en speciell hypotetisk anordning, analogt med en termostat, kallad en kemostat . Denna anordning består av en termostatstyrd cylinder utrustad med en friktionsfri rörlig kolv; vid basen av cylindern finns ett membran som är selektivt permeabelt endast för en given individuell kemikalie; den senare separerar det individuella ämnet som laddas in i kemostaten från den blandning av ämnen som studeras i ett annat kärl. Till skillnad från en termostat, designad för att upprätthålla en given temperatur för en kropp nedsänkt i den, eller för att värma eller kyla den senare i ett jämviktsläge, säkerställer de med hjälp av en kemostat att ett visst värde av den kemiska potentialen för en given individuellt ämne i blandningen av ämnen som studeras, samt jämviktstillförsel och avlägsnande av ämnet från blandningar. Kemisk potential i - den kemiska komponenten i kemostaten bestäms unikt av temperaturen T och trycket som skapas på kolven. Genom att ändra trycket på kolven är det möjligt att ändra övergångsriktningen för en given komponent genom det selektiva membranet: om är den kemiska potentialen för komponenten i blandningen som studeras, när ämnet kommer att läggas till blandningen , när – det kommer att tas bort från blandningen och när kemisk jämvikt upprätthålls mellan kemostaten och blandningen. En kvasi-jämviktsförändring i blandningens sammansättning motsvarar diffusionsöverföringen av ett ämne genom membranet under påverkan av en mycket liten skillnad i de kemiska potentialvärdena på båda sidor av membranet.

Den kemiska potentialen för en idealgas, oavsett om denna gas är i ett individuellt tillstånd eller i en blandning med andra idealgaser, uttrycks genom det enkla sambandet där sid iär antingen trycket för den rena gasen eller dess partialtryck i blandningen. Därför, när en ideal gas överförs genom ett semipermeabelt membran, kännetecknas jämvikten mellan blandningen och kemostaten av likheten mellan trycket i kemostaten och partialtrycket för gasen i blandningen.

Ris. 2.3. Jämviktsblandning av två gaser med hjälp av kemostater: a– systemets initiala tillstånd. b– systemets tillstånd efter isotermisk expansion av gaser; V– sluttillstånd efter blandning av gaser genom membran; 1 – individuella gaskemostater A och B ; 2 – semipermeabla membran; 3 – ett kärl för jämviktsblandning av gaser.

Jämviktsblandning av idealgaser A Och B kommer att utföras i ett termostatsystem bestående av två kemostater av enskilda komponenter A Och B, ansluten till ett tredje kärl - en samling av den resulterande blandningen, utrustad, som kemostater, med en rörlig kolv (fig. 2.3).

Låt i det första ögonblicket kemostaterna innehålla mol av komponenten A och mol av komponent B under samma tryck sid ; kolven i blandningsuppsamlaren är i nollläge (volymen gas under kolven är noll). Blandningsprocessen utförs i två steg. I det första steget utför vi en reversibel isotermisk expansion av gaser A Och B; medan trycket A minska från sid till inställt tryck och tryck B följaktligen från sid till . Volymerna som upptas av gaser i den första och andra kemostaten kommer att förändras från till och från till . Arbetet som utförs av den expanderande gasen i den första kemostaten är lika med ; i den andra . I det första skedet utförs alltså totalt arbete i vår hypotetiska anordning. Eftersom under isotermisk expansion av en idealgas dess inre energi inte förändras, utförs detta arbete på grund av motsvarande tillförsel av värme från termostaten. Därför kommer den reversibla förändringen i entropin i systemet att vara lika med

I det andra steget av processen (själv blandning) överför vi gaser från kemostaterna genom selektiva membran till blandningsreservoaren genom synkroniserad rörelse av tre kolvar. Samtidigt upprätthålls ett konstant tryck på var och en av kolvarna, både i kemostaterna och i kollektorn, vilket säkerställer en jämviktsövergång av gaser genom membranen (närmare bestämt skapas ett tryck i kollektorn som är något mindre sid bibehållande av en drivkraft som inte är noll för diffusion genom membran). Reversibiliteten av blandningsprocessen i detta fall säkerställs genom möjligheten att synkront ändra rörelseriktningen för alla tre kolvarna, vilket skulle leda till omvänd uppdelning av blandningen i enskilda komponenter. Efter att operationen är klar kommer blandningen uppenbarligen att uppta en volym av .

Eftersom i fallet med idealiska gaser blandning inte åtföljs av någon termisk effekt, finns det ingen värmeväxling mellan vår enhet och termostaten i det andra steget av operationen. Följaktligen finns det ingen förändring i systemets entropi i detta skede.

Det är användbart att verifiera genom direkt beräkning att arbetet som utförs av gaserna i det andra steget är noll. Det går faktiskt åt arbete för att flytta kolvarna i kemostater, samtidigt som samma mängd arbete utförs i gasuppsamlaren. Härifrån.

Så den totala ökningen av entropi under blandning av gaser bestäms av uttryck (2.9), . Om, i jämviktsfallet med blandning, denna ökning är förknippad med returtillförseln av värme och produktionen av en motsvarande mängd arbete , sedan med direkt (irreversibel) blandning av gaser, sker samma ökning av entropi på grund av dess generering inuti systemet; systemet utför inget arbete.

Efter substitution (2.8) kan uttryck (2.9) skrivas om som

. (2.10)

Detta förhållande ges en obligatorisk plats i termodynamikkurser på grund av dess uppenbara paradox. Det är anmärkningsvärt att för en förändring i entropi (vid blandning av idealgaser!) spelar det ingen roll vad som blandas med vad, liksom vid vilket tryck och temperatur. I huvudsak ger vi här en informell härledning (2.10).

Låt oss komplettera slutsatsen (2.10) med dess användbara konsekvenser. Introduktion av molfraktioner av komponenter och vi får ett uttryck för förändringen i entropi per 1 mol av den resulterande blandningen:

. (2.11)

Maximum av denna funktion inträffar vid en ekvimolär blandning av gaser, 0,5.

Ur synvinkeln av teorin om separation av blandningar av ämnen är det av intresse att spåra förändringen i entropiproduktionen när man lägger till ett tillräckligt stort antal mol av en komponent B till en mol komponent A. Inställning (2.10) och , får vi

Vid härledning (2.12) användes den matematiska representationen av den logaritmiska funktionen

.

Formel (2.12) visar att successiv utspädning av blandningen åtföljs av en oändlig ökning av entropin per mol föroreningskomponent.

Formel (2.10) ger integralvärdet för entropiökningen vid blandning av ändliga mängder gas. För att komma fram till ett kompakt differentialuttryck liknande formel (2.7) för värmeöverföring, modifierar vi komponentblandningsmodellen (se fig. 2.4). Vi kommer att anta att blandning sker genom ett membran som är permeabelt för båda komponenterna, eller genom en tillräckligt smal ventil som separerar kärlen fyllda med blandningar A Och B av olika sammansättning. Systemet är termostaterat och konstant tryck upprätthålls i båda kärlen med hjälp av kolvar sid . Med en begränsad blandningshastighet kan sammansättningen av blandningen i vart och ett av kärlen anses vara homogen över kärlets volym. Således liknar detta system ett värmeväxlingssystem med en svagt ledande skiljevägg.

Blandning av gaser. Molekylär och molär (turbulent) diffusion

Molekylär diffusion- Processen för ömsesidig penetration av molekyler av en gas i en annan, vilket leder till bildandet av en perfekt blandning, observeras i stationära gaser och i laminära flöden.

Vid molekylär diffusion bestäms blandningen av gaser av molekylernas termiska rörelse. Även om molekylernas rörelsehastighet W i genomsnitt är mycket stor, den fria väglängden / är liten. Därför fortskrider molekylär diffusion ganska långsamt. Mängden gas som diffunderar från ett lager till ett annat, enligt Ficks lag, är lika med

där är den molekylära diffusionskoefficienten, m 2 /s; dC/dn -

koncentrationsgradient för den diffuserande gasen, kg/m4.

När temperaturen stiger D och diffusionsintensiteten ökar. Storlek D kan bestämmas med användning av Sutherland-formeln modifierad av N.D. Kosova:

där D)12 är diffusionskoefficienten för en gas (1) till en annan (2) gas vid tryck pQ och temperatur 7o; Q och C2 är Sutherland-koefficienterna för komponenterna i blandningen, K (för metan C = 198, luft - 119, kväve - 107,0 2 - 138, C0 2 - 255); p 0, G 0 - värdet av tryck respektive temperatur under normala fysiska förhållanden (po= 1,01 105 Pa; T 0= 273 K).

Används ofta för att bestämma den molekylära diffusionskoefficienten D en enkel kraftformel används

Där n- empirisk koefficient

Beroendena för diffusionskoefficienterna för en flerkomponentblandning är mer komplexa (se sid. 80).

I ett turbulent flöde är diffusion, såväl som värmeöverföring och intern friktion, förknippad med turbulent överföring och blandning av ändliga makroskopiska massor av gasturbulenta mol. Storleken på dessa mullvadar och vägarna för deras rörelse före blandning varierar det finns ett spektrum av värden för dessa kvantiteter. Fjärilsrörelser är pulserande till sin natur, hastigheterna för deras rörelse är hastigheterna för pulsationer över flödet. Vid låga Re-tal observeras storskaliga pulseringar endast på stora avstånd. Under pulsationsskala(turbulens) förstå den längdordning över vilken en signifikant förändring i hastighet inträffar. Frekvenserna för storskaliga pulsationer är låga.

När Re ökar, tillsammans med storskaliga sådana, uppstår även högfrekventa småskaliga pulseringar. Skalan av storskaliga pulsationer är i storleksordningen av systemets bestämmande dimensioner (. D, jag kanaliserar eller gratis jet, etc.). Storskaliga pulsationer bestämmer processerna för turbulent blandning: intern friktion, diffusion och värmeöverföring. Småskaliga pulsationer utför viskös avledning. Energi från storskaliga mullvadar överförs till småskaliga och försvinner av dem. Blandning under turbulent diffusion är avslutad på grund av molekylär diffusion.

Med hjälp av dimensionella överväganden och analogi med molekylära överföringsprocesser introducerar vi konceptet turbulent överföringskoefficient A T, som kännetecknar intern friktion, diffusion och värmeöverföring i ett turbulent flöde:

Där G- turbulensskala, turbulent rörelses längd

be tills det blandas (analog /); - rot medelkvadrat

pulserande hastighet.

Koefficient A tär också koefficienten för turbulent diffusion D T turbulent termisk diffusivitet ett t och viskositet (v T). Det beror inte på gasens egenskaper och bestäms av turbulensens egenskaper.

Genom att ersätta (3.57) med (3.56) får vi Prandtls formel

Relation (3.58) tillåter oss att uppskatta överföringskoefficienterna i ett turbulent flöde. För att beräkna överförings- (diffusions-) processer kan du använda relationer (ekvationer) relaterade till molekylära processer och ersätta dem D, a, V på D T, och t, vx. När påverkan av turbulent och molekylär transport är jämförbar introduceras totala koefficienter.

Att lösa ett stort antal tekniska problem innebär ofta att olika gaser (vätskor) eller olika mängder av samma gas (vätska) blandas i olika termodynamiska tillstånd. För att organisera förskjutningsprocesser har ett ganska stort utbud av en mängd olika blandningsanordningar och apparater utvecklats.

Vid termodynamisk analys av blandningsprocesser handlar uppgiften vanligtvis om att bestämma parametrarna för blandningens tillstånd från de kända parametrarna för tillståndet för de initiala blandningskomponenterna.

Lösningen på detta problem kommer att vara annorlunda beroende på de förhållanden under vilka denna process utförs. Alla metoder för bildning av blandningar av gaser eller vätskor som uppstår under verkliga förhållanden kan delas in i tre grupper: 1) processen att blanda i en konstant volym; 2) processen att blanda i en ström; 3) blanda när du fyller på volymen.

Blandningsprocesser anses vanligtvis ske utan värmeväxling mellan blandningssystemet och omgivningen, d.v.s. sker adiabatiskt. Blandning i närvaro av värmeväxling kan delas upp i två steg: adiabatisk blandning utan värmeväxling och värmeväxling i den resulterande blandningen med omgivningen.

För att förenkla slutsatserna, låt oss överväga blandningen av två riktiga gaser. Den samtidiga blandningen av tre eller flera gaser kan hittas med hjälp av beräkningsformler för två gaser genom att sekventiellt lägga till en ny komponent.

Alla fall av blandning är irreversibla processer, om så bara för att separering av blandningen i dess komponenter nödvändigtvis kräver en utgift för arbete. Som i alla irreversibla processer, under blandning sker en ökning av entropin S c-system och motsvarande prestationsförlust (exergi): De = T o.s. S c, var Tо.с – omgivningstemperatur.

Vid blandning av gaser med olika tryck och temperaturer uppstår ytterligare prestandaförluster från irreversibel värmeväxling mellan de blandade gaserna och från misslyckande att använda deras tryckskillnad. En ökning av entropin under blandning sker alltså både som ett resultat av den faktiska blandningen (diffusionen) av gaser eller vätskor som är olika till sin natur, och på grund av utjämningen av temperaturer och tryck hos de blandade ämnena.

Låt oss titta på möjliga blandningsmetoder.

2.1. Konstanta volymblandningsprocesser

Låt några värmeisolerade kärl av volym V delas av en skiljevägg i två fack, varav ett innehåller gas (vätska) med parametrar sid 1, u 1, T 1 , U 1, i den andra – en annan gas (vätska) med parametrar sid 2, u 2, T 2 , U 2, (Fig. 2.1).

Ris. 2.1. Blandningsprocessdiagram

i konstant volym

Vi betecknar massan av gas i ett fack respektive volymen av detta fack m 1 och V 1, och i det andra facket - m 2 och V 2. När den delande skiljeväggen tas bort sprids varje gas genom diffusion till hela volymen, och den resulterande volymen av blandningen kommer uppenbarligen att vara lika med summan V = V 1 + V 2. Som ett resultat av blandning utjämnas gasens tryck, temperatur och densitet genom hela kärlets volym. Låt oss beteckna värdena för gastillståndsparametrarna efter blandning sid,u, T, U.

Enligt lagen om energibevarande kommer den resulterande blandningen av gaser att ha inre energi lika med summan av de inre energierna för varje gas:

U = U 1 + U 2

m 1 u 1 + m 2 u 2 = (m 1 + m 2) u = mu. (2.1)

Gasens specifika inre energi efter blandning bestäms enligt följande:

. (2.2)

På samma sätt är den specifika volymen av blandningen lika med:

. (2.3)

När det gäller de återstående parametrarna för gasen efter blandning ( sid, T, S), för gaser och vätskor kan de inte beräknas analytiskt i allmän form genom värdena för parametrarna för blandningskomponenterna. För att bestämma dem måste du använda U, u-diagram på vilket isobarer och isotermer är plottade eller U, T- ett diagram med isokorer och isobarer markerade på (för att blanda samma gas), eller tabeller över de termodynamiska egenskaperna hos gaser och vätskor. Efter att ha bestämt med hjälp av relationerna (2.2) och (2.3) u för gasen efter blandning, kan man hitta från diagram eller tabeller sid, T, S.

Värderingar sid, T Och S gaser efter blandning kan uttryckas direkt genom de kända värdena för tillståndsparametrarna för de blandade delarna endast för ideala gaser. Låt oss beteckna medelvärdet av värmekapaciteten för den första gasen i temperaturområdet från T 1 till T genom , och en annan gas i temperaturområdet från T 2 till T genom
.

Med tanke på det
;
;
från uttryck (2.2) får vi:

T =
eller T =
, (2.4)

Där g 1 och g 2 – massfraktioner av idealgaser som utgör blandningen.

Från tillståndsekvationen för idealgaser följer:

m 1 = ;m 2 = .

Efter att ha ersatt massavärdena i (2.4) kan gasblandningens temperatur hittas från uttrycket

T =
. (2.5)

Vi definierar trycket för en blandning av idealgaser som summan av partialtrycken för komponenterna i gasblandningen
, där partialtrycken Och bestäms med Clapeyrons ekvation.

Entropiökning S c-system från irreversibel blandning hittas av skillnaden i summan av entropi för gaserna som ingår i blandningen efter blandning och de initiala komponenterna före blandning:

S = S – (m 1 S 1 + m 2 S 2).

För en blandning av idealgaser när två gaser blandas.

S c = m[(g 1 C sid 1 + g 2 C sid 2) ln T – (g 1 R 1 + g 2 R 2) ln sid]–

– [m 1 (C sid 1 ln T 1 – R ln sid 1) + m 2 (C sid 2 ln T 2 – R ln sid 2)]–

–m(R 1 g 1 ln r 1 + R 2 g 2 ln r 2),

Där r i– volymfraktion av idealgaser som utgör blandningen.

R– blandningens gaskonstant, bestämd av ekvationen:

R = g 1 R 1 + g 2 R 2 .

Exergi- och anergidiagrammet för blandning i en konstant volym visas i fig. 2.2.

Ris. 2.2. Diagram över exergi och anergi kl

blanda i konstant volym:
– förlust av specifik exergi under blandning

2. Blandning av gaser och ångor med olika temperaturer.

Det är så atmosfäriska dimma bildas. Oftast uppstår dimma i klart väder på natten, när jordens yta, som intensivt avger värme, svalnar kraftigt. Varm, fuktig luft kommer i kontakt med den kylande jorden eller med kall luft nära dess yta och det bildas vätskedroppar i den. Samma sak händer när varma och kalla luftfronter blandas.

3. Kylning av gasblandningen innehållande ånga.

Detta fall kan illustreras med exemplet med en vattenkokare i vilken vatten har kokat. Vattenånga kommer ut från pipen, som är osynlig eftersom den inte sprider ljus. Därefter kyls vattenångan snabbt, vattnet i den kondenserar och redan på kort avstånd från vattenkokarens pipe ser vi ett mjölkaktigt moln - dimma som har blivit synlig på grund av förmågan att sprida ljus. Ett liknande fenomen observeras när vi öppnar fönstret en frostig dag. En mer hållbar aerosol bildas när olja som kokar i en stekpanna skapar en gas (oljeaerosol) i rummet, som endast kan avlägsnas genom att välventilera rummet.

Dessutom kan kondensationsaerosol bildas som ett resultat av gasreaktioner som leder till bildandet av icke-flyktiga produkter:

· under bränsleförbränning bildas rökgaser, vars kondensering leder till uppkomsten av förbränningsrök;

· när fosfor brinner i luften bildas vit rök (P 2 O 5);

· interaktionen mellan gasformig NH 3 och HC1 producerar rök MH 4 C1 (sv);

· oxidation av metaller i luft, som sker i olika metallurgiska och kemiska processer, åtföljs av bildning av ångor som består av partiklar av metalloxider.

SPRIDNINGSMETODER

Dispersiva aerosoler bildas under malning (sprutning) av fasta och flytande kroppar i en gasformig miljö och under övergången av pulverformiga ämnen till suspenderade tillstånd under inverkan av luftströmmar.

Sprayning av fasta ämnen sker i två steg:

malning och sedan sprutning. Överföringen av ett ämne till ett aerosoltillstånd måste utföras vid tidpunkten för applicering av aerosolen, eftersom, till skillnad från andra dispergerade system - emulsioner, suspensioner, aerosoler inte kan förberedas i förväg. Under hushållsförhållanden är nästan det enda sättet att få vätske- och pulveraerosoler en anordning som kallas "aerosolpaket" eller "aerosolburk". Ämnet i den förpackas under tryck och sprutas med flytande eller komprimerade gaser.

ALLMÄNNA EGENSKAPER HOS AEROSOLER

Aerosolers egenskaper bestäms av:

Beskaffenheten av substanserna i den dispergerade fasen och dispersionsmediet;

Partiell och masskoncentration av aerosol;

Partikelstorlek och partikelstorleksfördelning;

Form på primära (icke aggregerade) partiklar;

Aerosolstruktur;

Partikelladdning.

För att karakterisera koncentrationen av aerosoler, liksom andra dispergerade system, används masskoncentration och numerisk (del)koncentration.

Masskoncentration är massan av alla suspenderade partiklar per volymenhet gas.

Numerisk koncentration är antalet partiklar per volymenhet aerosol. Oavsett hur stor den numeriska koncentrationen är i ögonblicket för aerosolbildning kan den efter några sekunder inte överstiga 10 3 partiklar/cm 3 .

AEROSOL Partikelstorlekar

Minsta partikelstorlek bestäms av möjligheten att ämnet existerar i ett tillstånd av aggregation. Således kan en vattenmolekyl inte bilda en gas, en vätska eller ett fast ämne. För att bilda en fas krävs aggregat på minst 20-30 molekyler. Den minsta partikeln av en fast eller vätska kan inte ha en storlek mindre än 1 10-3 mikron. För att betrakta en gas som ett kontinuerligt medium är det nödvändigt att partikelstorlekarna är mycket större än den fria vägen för gasmolekylerna. Den övre gränsen för partikelstorlek är inte strikt definierad, men partiklar större än 100 mikron kan inte förbli svävande i luften under lång tid.

AEROSOLERS MOLEKYLKINETISKA EGENSKAPER

Funktioner hos aerosolers molekylära kinetiska egenskaper beror på:

Låg koncentration av dispergerade faspartiklar - så om 1 cm 3 guldhydrosol innehåller 10 16 partiklar, så innehåller samma volym guldaerosol mindre än 10 7 partiklar;

Låg viskositet hos dispersionsmediet - luft, därför låg friktionskoefficient (B) som uppstår under partiklars rörelse;

Låg densitet av dispersionsmediet, därför ρ del » ρ gas.

Allt detta leder till det faktum att rörelsen av partiklar i aerosoler sker mycket mer intensivt än i lyosoler.

Låt oss överväga det enklaste fallet, när aerosolen är i en sluten behållare (dvs externa luftflöden är uteslutna) och partiklarna har en sfärisk form med radie r och densitet p. En sådan partikel påverkas samtidigt av en gravitationskraft riktad vertikalt nedåt och en friktionskraft i exakt motsatt riktning. Dessutom är partikeln i Brownsk rörelse, vars konsekvens är diffusion.

För att kvantifiera processerna för diffusion och sedimentation i aerosoler kan du använda värdena

specifikt diffusionsflöde i diff och

specifikt sedimentationsflöde i sed. .

För att ta reda på vilket flöde som kommer att råda, överväg deras förhållande:

I detta uttryck (p - p 0) » 0. Följaktligen kommer storleken på fraktionen att bestämmas av storleken på partiklarna.

Om r > 1 μm, då i sed » i diff, d.v.s. diffusion kan försummas - snabb sedimentering sker och partiklarna sätter sig på kärlets botten.

Om r< 0,01 мкм, то i сед « i диф. В этом случае можно пренебречь седиментацией - идет интенсивная диффузия, в результате которой частицы достигают стенок сосуда и прилипают к ним. Если же частицы сталкиваются между собой, то они слипаются, что приводит к их укрупнению и уменьшению концентрации.

Således försvinner både mycket små och mycket stora partiklar snabbt från aerosolen: den förra på grund av vidhäftning till väggarna eller vidhäftning, den senare som ett resultat av att sedimentera till botten. Partiklar av mellanstorlek har maximal stabilitet. Därför, oavsett hur stor den numeriska koncentrationen av partiklar är i ögonblicket för aerosolbildning, överstiger den inte efter några sekunder 10 3 delar/cm 3 .

AEROSOLERS ELEKTRISKA EGENSKAPER

De elektriska egenskaperna hos aerosolpartiklar skiljer sig väsentligt från de elektriska egenskaperna hos partiklar i lyosol.

1. EDL förekommer inte på aerosolpartiklar, eftersom på grund av den låga dielektricitetskonstanten hos det gasformiga mediet, sker elektrolytisk dissociation praktiskt taget inte i det.

2. Laddningen på partiklarna uppstår främst på grund av den urskillningslösa adsorptionen av joner som bildas i gasfasen till följd av jonisering av gasen med kosmiska, ultravioletta eller radioaktiva strålar.

3. Laddningen av partiklar är slumpmässig till sin natur, och för partiklar av samma natur och samma storlek kan den vara olika både i storlek och tecken.

4. Laddningen av en partikel förändras över tiden både i storlek och tecken.

5. I frånvaro av specifik adsorption är laddningarna av partiklarna mycket små och överstiger vanligtvis den elementära elektriska laddningen med högst 10 gånger.

6. Specifik adsorption är karakteristisk för aerosoler, vars partiklar bildas av ett mycket polärt ämne, eftersom i detta fall ett ganska stort potentiellt hopp inträffar på interfasytan, på grund av molekylernas ytorientering. Till exempel, vid gränsytan av vatten eller snöaerosoler finns det en positiv elektrisk potential i storleksordningen 250 mV.

Det är känt från praktiken att partiklar av aerosoler av metaller och deras oxider vanligtvis har en negativ laddning (Zn, ZnO, MgO, Fe 2 0 3), och partiklar av aerosoler av icke-metaller och deras oxider (SiO 2, P 2 O 5) är positivt laddade. NaCl och stärkelsepartiklar är positivt laddade, medan mjölpartiklar bär negativa laddningar.

AGGREGATIV STABILITET. KOAGULERING

Till skillnad från andra dispergerade system finns det i aerosoler ingen interaktion mellan partiklarnas yta och det gasformiga mediet, vilket innebär att det inte finns några krafter som hindrar partiklarna från att vidhäfta varandra och till makroskopiska kroppar vid kollision. Sålunda är aerosoler aggregerat instabila system. Koagulering i dem sker enligt typen av snabb koagulering, det vill säga varje kollision av partiklar leder till att de klibbar ihop.

Koagulationshastigheten ökar snabbt med ökande numerisk aerosolkoncentration.

Oavsett den initiala koncentrationen av aerosolen finns det efter några minuter 10 8 -10 6 partiklar i 1 cm 3 (för jämförelse, i lyosoler finns det ~ 10 15 partiklar). Vi har alltså att göra med mycket mycket utspädda system.

METODER FÖR DESTRUKTION AV AEROSOL

Trots det faktum att aerosoler är sammantaget instabila, är problemet med deras förstörelse mycket akut. De viktigaste problemen, vars lösning kräver förstörelse av aerosoler:

Rening av atmosfärisk luft från industriella aerosoler;

Fånga upp värdefulla produkter från industriell rök;

Konstgjord stänk eller spridning av moln och dimma.

Aerosoler förstörs av

· spridning under påverkan av luftströmmar eller på grund av laddningar av partiklar med samma namn;

· sedimentering;

· diffusion till kärlets väggar;

· koagulering;

· avdunstning av dispergerade faspartiklar (vid aerosoler av flyktiga ämnen).

Den äldsta av behandlingsanläggningarna är skorstenen. De försöker släppa ut skadliga aerosoler i atmosfären så högt som möjligt, eftersom vissa kemiska föreningar, som kommer in i atmosfärens markskikt under påverkan av solljus och som ett resultat av olika reaktioner, omvandlas till mindre farliga ämnen (vid Norilsk Mining och Metallurgical Combine, till exempel, ett trekanalsrör har en höjd på 420 m).

Den moderna koncentrationen av industriproduktion kräver dock att rökutsläppen förbehandlas. Många metoder har utvecklats för att förstöra aerosoler, men någon av dem består av två steg:

den första är infångningen av dispergerade partiklar, deras separation från gasen,

det andra är att förhindra att partiklar kommer in i den gasformiga miljön igen, detta beror på problemet med vidhäftning av infångade partiklar och bildandet av ett hållbart sediment från dem.

AEROSOLCYLINDER

Funktionsprincipen för en aerosolburk är att läkemedlet som placeras i förpackningen blandas med en evakueringsvätska, vars mättade ångtryck i det temperaturområde vid vilket förpackningen drivs är högre än atmosfärstrycket.

Blandningen frigörs från cylindern under påverkan av mättat ångtryck över vätskan.

Det är känt att det mättade ångtrycket för något stabilt ämne endast bestäms av temperaturen och inte beror på volymen. Därför kommer trycket i cylindern att förbli konstant under hela cylinderns drifttid, därför kommer flygområdet för partiklarna och sprutkonens vinkel att förbli nästan konstant.

Beroende på arten av interaktionen mellan det sprutade ämnet och evakueringsvätskan och dess aggregationstillstånd kommer system i aerosolförpackningar att bestå av ett annat antal faser. Vid ömsesidig löslighet av komponenterna bildas en homogen flytande lösning, i andra fall - en emulsion eller suspension, och slutligen ett heterogent system, när läkemedlet och evakueringsvätskan bildar ett makroskopiskt heterogent system. Uppenbarligen, i det första fallet, innehåller aerosolpaketet ett tvåfassystem - flytande och mättad ånga. När en emulsion eller suspension släpps ut i atmosfären krossas endast dispersionsmediet - de resulterande partiklarna kommer i bästa fall att ha de dimensioner som de hade i vätskefasen.

När läkemedlet och evakueringsvätskan inte blandas eller blandas med varandra i begränsad utsträckning, med en av vätskorna dispergerad i den andra i form av små droppar, bildas emulsioner.

Beskaffenheten av det system som bildas när produkten lämnar förpackningen i atmosfären beror på vilken av vätskorna som är den dispergerade fasen. Om den dispergerade fasen är ett läkemedel, bildas en aerosol. Om den dispergerade fasen är en evakueringsvätska erhålls skum. Storleken på partiklar som erhålls med aerosolburkar beror på de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos de ämnen som ingår i beredningen, förhållandet mellan komponenter, burkens designegenskaper och temperaturförhållandena för dess drift.

Spridningsgraden kan justeras: ”genom att variera storleken på utloppet;

Genom att ändra det mättade ångtrycket hos evakueringsvätskan;

Genom att ändra det kvantitativa förhållandet mellan läkemedlet och evakueringsmedlet.

UTRYMNING AV ÄMNEN

Den viktigaste hjälpkomponenten är en substans som säkerställer frisättningen av läkemedlet i atmosfären och dess efterföljande spridning. Dessa ämnen kallas drivmedel (latin "pro-peilere" - att köra). Drivmedlet måste utföra två funktioner:

Skapa det nödvändiga trycket för att frigöra läkemedlet;

Sprid ut produkten som släpps ut i atmosfären. Freoner och komprimerade gaser används som drivmedel. Freoner är organofluorföreningar med låg molekylvikt av den alifatiska serien.

Följande notationssystem för freoner har antagits: den sista siffran (antal enheter) betyder antalet fluoratomer i molekylen, den föregående siffran (antal tiotal) betyder antalet väteatomer ökat med en och den tredje (antal hundra) betyder antalet kolatomer minskat med en. Till exempel: F-22 är CHC1F 2, F-114 är C 2 C1 2 F 4.

Ämnen som består av molekyler med en cyklisk struktur har också en numerisk beteckning, men bokstaven "C" placeras före siffrorna, till exempel: C318 - C 4 F 8 (oktafluorcyklobutan).

N2, N2O, CO2, etc. används som komprimerade gaser.

FÖRDELAR MED AEROSOLFÖRPACKNINGAR

1. Överföringen av läkemedlet till ett fint dispergerat tillstånd sker på grund av den potentiella energin hos det flytande drivmedlet och kräver inte användning av några främmande anordningar.

2. Inga tillbehör behövs för att skapa aerosoler.

3. På en tidsenhet kan en betydande mängd ämne spridas för att producera små partiklar – om andra metoder användes skulle mycket mer energi krävas.

4. Dimningsläget är stabilt: storleken på de resulterande partiklarna, deras flygområde och vinkeln vid konens spets förändras lite under hela driftperioden.

5. Du kan förbestämma doseringen av den sprutade substansen.

6. Du kan ställa in partikelstorleken.

7. Graden av polydispersitet hos aerosolen är låg.

8. Alla partiklar har samma kemiska sammansättning.

9. Steriliteten hos sprayade läkemedel säkerställs.

10. Läkemedlet i förpackningen kommer inte i kontakt med luftsyre, vilket säkerställer dess stabilitet.

11. Automatisk stängning av ventilen eliminerar risken för förlust på grund av spill eller avdunstning av oanvänd del av produkten.

12. Förpackningen är alltid redo att användas.

13. Förpackningen är kompakt. Tillåter individuell eller kollektiv användning.

De första aerosolpaketen dök upp på 80-talet. XX-talet i Europa. Under andra världskriget tog USA initiativet till deras utveckling. 1941 skapades aerosolförpackningar - en insektsdödare förpackad i en glasbehållare. Drivmedlet var Freon-12.

Produktion i industriell skala började efter andra världskriget i USA och sedan i andra länder runt om i världen.

PRAKTISK APPLICERING AV AEROSOLER

Den utbredda användningen av aerosoler beror på deras höga effektivitet. Det är känt att en ökning av ytan av ett ämne åtföljs av en ökning av dess aktivitet. En liten mängd av ett ämne som sprayas i form av en aerosol upptar en stor volym och är mycket reaktivt. Detta är fördelen med aerosoler jämfört med andra dispergerade system.

Aerosoler används:

Inom olika teknikområden, inklusive militär och rymd;

Inom jordbruket; ”inom vården;

Inom meteorologi; i vardagen osv.

Nyligen har framställningen av doseringsformer i form av aerosoler använts i stor utsträckning inom farmaceutisk praxis. Användningen av medicinska substanser i form av aerosoler är bekväm i fall där det är nödvändigt att applicera läkemedlet på stora ytor (akuta luftvägssjukdomar, brännskador etc.). Doseringsformer som innehåller flytande filmbildande ämnen har stor effekt. När detta läkemedel sprayas på det drabbade området täcks det med en tunn, genomskinlig film som ersätter bandaget.

Låt oss uppehålla oss mer detaljerat om användningen av aerosolförpackningar.

För närvarande finns det mer än 300 typer av produkter i aerosolförpackningar.

Första gruppen: hushållskemikalier.

Insektsmedel är preparat för att döda insekter.

Anti-mal produkter.

Insekticider för behandling av husdjur.

Medel för att skydda inomhusväxter och frukt- och bärgrödor från svampsjukdomar och skadedjur.

Lacker och färger.

Luftfräschare.

c Poler- och rengöringsmedel.

Andra gruppen:

Parfymeri och kosmetika. "Hårvårdsprodukter (sprayer, schampon, etc.).

Raklödder och geler.

Krämer för händer och fötter.

Olja för och mot garvning.

Deodoranter.

Parfymer, cologne, eau de toilette.

Tredje gruppen: medicinska aerosoler.

Fjärde gruppen: tekniska aerosoler.

Smörjoljor.

Anti-korrosionsbeläggningar.

Skyddsfilmer. "Torra smörjmedel.

Emulsioner för kylning av fräsar på borrmaskiner.

Femte gruppen: mataerosoler.

MAT AEROSOLER

De första matcylindrarna dök upp 1947 i USA. De innehöll krämer för efterbehandling av kakor och bakverk och användes endast av restauranger som lämnade tillbaka dem för påfyllning. Massproduktion av denna typ av aerosolförpackningar började först 1958.

Aerosol livsmedelsförpackningar kan delas in i tre huvudgrupper:

förpackningar som kräver förvaring vid låga temperaturer;

förpackning med efterföljande värmebehandling;

förpackning utan efterföljande värmebehandling.

Tre typer av livsmedel produceras i aerosolförpackningar: krämer, vätskor, pastor. I aerosolförpackningar kan du köpa salladsdressingar, smältost, juicer, kanel, majonnäs, tomatjuice, 30% vispgrädde m.m.

Tillväxten i produktionen av mataerosol beror på följande:

fördelar jämfört med konventionella typer av förpackningar;

utveckling av nya drivmedel;

förbättring av fyllningstekniken.

Fördelar med aerosolmatförpackningar:

användarvänlighet;

spara tid;

maten är förpackad i ett ätfärdigt tillstånd och frigörs från förpackningen i en enhetlig form;

inget produktläckage;

fukt går inte förlorad eller tränger in i förpackningen;

aromen går inte förlorad;

produkten hålls steril.

Följande krav gäller för aerosolberedningar för livsmedel:

1. Drivmedlet måste vara av hög renhet, giftfritt, smaklöst och luktfritt. För närvarande används koldioxid, dikväveoxid, kväve, argon och C318 freon.

2. Komprimerade gaser, som har mycket begränsad löslighet i vattenlösningar, kan inte delta i bildandet av skum, och detta är nödvändigt för vispgrädde, dekorativa krämer, mousser etc. Det är att föredra att använda C318 freon med dessa produkter, även om det är mycket dyrare.

Tabell 18.4 Exempel på formuleringar för olika mataerosoler

3. Användningen av freoner ger en annan fördel: flytande gaser införs i produktformuleringar, som frigörs i form av skum, i en mängd av högst 10 viktprocent, medan de upptar en relativt liten volym. Detta gör att du kan ladda betydligt fler produkter i cylindern - 90% av cylindervolymen (i förpackningar med komprimerad gas endast 50%) och garanterar fullständig frisättning av produkten från förpackningen.

4. Valet av drivmedel bestäms av typen av livsmedelsprodukt och den avsedda leveransformen (grädde, vätska, pasta). Blandningar av CO2 och högren dikväveoxid har visat sig väl. För att få skum används blandningar av C318 freon med dikväveoxid. Tårtavslutningskräm förpackad med denna blandning ger ett stabilt skum som behåller färgen bra. För sirap anses CO2 vara det lämpligaste drivmedlet.

Kvaliteten på att dispensera innehållet från cylindern beror på följande faktorer:

Teknik för beredning av produkter;

Stabilisator (mikrokristallin cellulosa används ofta);

Rätt val av cylinder och ventil.

För kanel och citronsaft har ett kontrollerat sprayhuvud tagits fram som kan dispensera produkterna antingen som droppar eller som en ström efter önskemål. För konstgjorda sötningsmedel används doseringsventiler, en dos de doserar motsvarar en bit sågat socker osv.

AEROSOLTRANSPORT

Pneumatisk transport används i stor utsträckning inom mjölmalnings-, spannmåls- och fodermalningsindustrin, vilket skapar förutsättningar för införande av automatisering, ökad arbetsproduktivitet och sänkta kostnader. Användningen av pneumatisk transport är dock förknippad med en stor utgift av elektricitet för att flytta en stor volym luft (1 kg luft flyttar 5-6 kg bulkmaterial).

Mer progressiv är aerosoltransport, där en stor koncentration av material i luftflödet uppnås på grund av luftning av mjöl i början av transporten och högt lufttryck. Luftning bryter vidhäftningen mellan mjölpartiklar, och den får egenskapen att flyta, som en vätska som ett resultat, rör sig 1 kg luft upp till 200 kg mjöl.

Aerosoltransportanläggningen består av en matare, en kompressor, en materialledning och en avlastare. Huvudelementet är mataren, i vilken luft blandas med materialet och den initiala hastigheten ges till blandningen, vilket säkerställer dess tillförsel till materialrörledningen.

Införandet av aerosoltransporter gör det möjligt att öka produktiviteten i bruken och minska specifik energiförbrukning.

Aerosoltransporter har framtiden för sig, inte bara inom mjölmalning, utan även i andra industrier relaterade till användningen av bulkmaterial och pulver.

Aerosoler är mikroheterogena system där fasta partiklar eller vätskedroppar är suspenderade i en gas (S/G eller L/G),

Enligt det aggregerade tillståndet för den dispergerade fasen delas aerosoler in i: dimma (L/G); rök, damm (T/G); smog [(F+T)/G)].

Enligt deras spridning är aerosoler indelade i: dimma, rök, damm.

Liksom andra mikroheterogena system kan aerosoler erhållas från verkliga lösningar (kondensationsmetoder) eller från grovt dispergerade system (dispersionsmetoder).

Vattendroppar i dimma är alltid sfäriska medan fasta rökpartiklar kan ha olika former beroende på ursprung.

På grund av den mycket lilla storleken på partiklarna i den dispergerade fasen har de en utvecklad yta på vilken adsorption, förbränning och andra kemiska reaktioner aktivt kan ske.

De molekylärkinetiska egenskaperna hos aerosoler bestäms av:

låg koncentration av dispergerade faspartiklar; låg viskositet hos dispersionsmediet; låg densitet hos dispersionsmediet.

Beroende på storleken på partiklarna i den dispergerade fasen kan de antingen snabbt sedimentera (vid r < 1 μm), eller fastna på kärlets väggar eller hålla ihop (vid r < 0,01 μm). Partiklar av mellanstorlek har störst stabilitet.

Aerosoler kännetecknas av fenomenen termofores, termofällning och fotofores.

De optiska egenskaperna hos aerosoler liknar egenskaperna hos lyosoler, men ljusspridningen av dem är mycket mer uttalad på grund av de stora skillnaderna i brytningsindexen för den dispergerade fasen och dispersionsmediet.

Specificiteten för de elektriska egenskaperna hos aerosoler är att EDL inte förekommer på partiklarna, laddningen av partiklarna är slumpmässig och liten i storleken. När partiklar närmar sig varandra sker ingen elektrostatisk repulsion och snabb koagulering uppstår.

Förstörelsen av aerosoler är ett viktigt problem och utförs genom sedimentering, koagulering, dammuppsamling och andra metoder.

Pulver är högkoncentrerade dispergeringssystem där den dispergerade fasen är fasta partiklar och dispersionsmediet är luft eller annan gas. Symbol: T/G.

I pulver är partiklar av den dispergerade fasen i kontakt med varandra. Traditionellt klassificeras de flesta bulkmaterial som pulver, men i en snäv mening används termen "pulver" för starkt dispergerade system med en partikelstorlek som är mindre än ett visst kritiskt värde vid vilket krafterna för interpartikelinteraktion blir proportionerliga med massan av partiklar. Det vanligaste är pulver med partikelstorlekar från 1 till 100 mikron. Den specifika gränsytan på sådana pulver varierar från flera m11.09.2011 (sot) till fraktioner av m2/g (fin sand).

Pulver skiljer sig från aerosoler med en fast dispergerad fas (även T/G) genom en mycket högre koncentration av fasta partiklar. Pulvret erhålls från en aerosol med en fast dispergerad fas under dess sedimentering. Suspensionen (S/L) blir också till pulver när den torkas. Å andra sidan kan både en aerosol och en suspension erhållas från ett pulver.

KLASSIFICERING AV PULVER

1. Beroende på formen på partiklarna:

Equiaxial (har ungefär samma dimensioner längs tre axlar);

Fibrös (längden på partiklarna är mycket större än bredden och tjockleken);

Platt (längd och bredd är mycket större än tjockleken).

2. Enligt interpartikelinteraktion:

Anslutningsvis dispergerade (partiklar är kopplade till varandra, d.v.s. systemet har någon struktur);

Fritt spridd (skjuvmotstånd beror endast på friktion mellan partiklar).

3. Klassificering efter partikelstorlek för den dispergerade fasen:

Sand (2≤10-5 ≤ d ≤ 2∙10-3) m;

Damm (2∙10 -6 ≤ d ≤ 2∙10 -5) m;

Pulver (d< 2∙10 -6) м.

METODER FÖR ATT SKAPA PULVER

Pulver, precis som alla andra dispergerade system, kan erhållas med två grupper av metoder:

På den sida av grova system - genom spridningsmetoder;

För sanna lösningar - genom kondensationsmetoder.

Valet av metod beror på materialets natur, pulvrets syfte och ekonomiska faktorer.

SPRIDNINGSMETODER

Råvarorna krossas i vals-, kul-, vibrations- eller kolloidkvarnar, följt av separering i fraktioner, eftersom polydispersa pulver som ett resultat av malning erhålls (till exempel kan mjöl av samma typ innehålla partiklar från 5 till 60 mikron) .

Effektiv dispergering kan uppnås genom att mala mycket koncentrerade suspensioner.

För att underlätta spridningen används hårdhetsreducerande medel, som är ytaktiva ämnen. I enlighet med regeln för polaritetsutjämning, när de adsorberas på ytan av det jordade fasta materialet, minskar de ytspänningen, minskar energiförbrukningen under spridningen och ökar spridningen av markfasen.

I vissa fall förbehandlas materialet före dispergering. Således värms titan eller tantal i en väteatmosfär, omvandlas till hydrider, som krossas och värms upp i vakuum - rena metallpulver erhålls.

Vid framställning av flingpulver, som ingår i färger och pyrotekniska kompositioner, används kulkvarnar för malning. Kulorna plattar och rullar partiklarna av det krossade materialet.

Pulver med sfäriska partiklar gjorda av eldfasta metaller (volfram, molybden, niob) erhålls i lågtemperaturplasma av en båge och högfrekvent urladdning. När de passerar genom plasmazonen smälter partiklarna och antar en sfärisk form, svalnar sedan och stelnar.

Under dispergering förändras inte materialets kemiska sammansättning.

KONDENSATIONSMETODER

Dessa metoder kan delas in i två grupper.

Den första gruppen av metoder är associerad med avsättning av partiklar på grund av koagulering av lyofoba soler. Som ett resultat av avdunstning av lösningen eller partiell ersättning av lösningsmedlet (minskning i löslighet) bildas en suspension, och efter dess filtrering och torkning erhålls pulver.

Den andra gruppen av metoder är förknippad med kemiska reaktioner (kemisk kondensation). Kemiska kondensationsmetoder kan klassificeras baserat på vilken typ av reaktion som används:

1. Utbytesreaktioner mellan elektrolyter. Till exempel erhålls utfälld krita (tandpulver) som ett resultat av reaktionen:

Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 + 2 NaCl.

2. Oxidation av metaller.

Till exempel erhålls högdispergerad zinkoxid, som är huvudkomponenten i zinkvitt, genom att oxidera zinkånga med luft vid 300°C.

3. Oxidation av kolväten.

Olika typer av sot, som används vid tillverkning av gummi, plast och tryckfärg, framställs genom förbränning av gasformiga eller flytande kolväten i frånvaro av syre.

4. Reduktion av metalloxider.

Reduktion med naturgas, väte eller fasta reduktionsmedel används för att producera högdispergerade metallpulver.

Och mycket mer, utan vilket livet i sig är otänkbart. Hela människokroppen är en värld av partiklar som är i konstant rörelse strikt enligt vissa regler som lyder mänsklig fysiologi. Kolloidala system av organismer har ett antal biologiska egenskaper som kännetecknar ett visst kolloidalt tillstånd: 2.2 Kolloidalt system av celler. Ur synvinkel kolloid-kemisk fysiologi...

Låt dem blandas n kemiskt icke-reagerande sinsemellan idealisk gaser Det antas att de initiala termodynamiska parametrarna för tillståndet för alla komponenter före blandning och blandningsförhållandena (förhållanden för interaktion med omgivningen) är kända. Måste hitta jämvikt parametrar för gasernas tillstånd efter blandning.

Låt oss överväga två fall av blandning, för enkelhets skull om vi antar att denna process inträffar utan värmeväxling med omgivningen .

2.1. Blandning kl W=Konst

I detta fall är blandningsbetingelserna sådana att volymen av den resulterande blandningen W cm är lika med summan av de initiala volymerna av blandningskomponenterna W H i:

(Inte att förväxla W H i med delvolymer W i, diskuterad i avsnitt 1.4.3.)

Låt oss beteckna:

P H i– initialtryck i gasen;

T H i,t H i– initial temperatur i-th gas respektive vid 0 TILL eller 0 MED.

Därför att hela systemet från n gaser när de blandas under förhållanden W=Konst inte utför externt arbete, så i enlighet med termodynamikens första lag för detta fall () kan vi skriva:

Här: U cm – inre energi hos en blandning av gaser som väger m cm kilogram

med temperatur T 0 K;

U H i- intern energi i gasmassan m jag kilogram

med initial temperatur T H i .

Låt oss presentera följande notation:

u cm – specifik inre energi hos en blandning av gaser vid temperatur T 0 K;

u H i – specifik inre energi i-th gas med initial temperatur T H i .

Sedan tar ekvationen (2.1.1) följande form:

(2.1.2)

Som bekant, för en idealisk gas du=C v dT, varifrån, när man räknar den inre energin från 0 0 K kan skrivas:

Här: - genomsnitt i intervallet 0 T 0 K massa isokorisk värmekapacitet hos en blandning av gaser;

Medel i räckvidd 0 T H i 0 K massa isokorisk värmekapacitet i gasen.

Efter att ha ersatt (2.1.3) i (2.1.2) får vi:

Men i enlighet med punkt 1.4.10 uttrycks den verkliga massavärmekapaciteten för en blandning av gaser i termer av komponenternas massfraktioner g i och deras verkliga värmekapacitet enligt följande:

Likaså genomsnittet i intervallet 0 T 0 K Mass isokorisk värmekapacitet för en blandning av gaser bestäms som:

Genom att ersätta detta uttryck i den vänstra sidan av ekvation (2.1.4) får vi:

varifrån (2.1.5)

Därför att från statsekvationen, sedan efter substitution m jag i ekvation (2.1.5) får vi slutligen formeln för blandningens temperatur n gaser:

Som bekant kan därför formel (2.1.6) skrivas i följande form:

(Det bör komma ihåg att produkten är genomsnittet i intervallet 0- T H i 0 Kmolar isokorisk värmekapacitet i gasen.)

I referenslitteratur anges ofta empiriska beroenden av värmekapacitet på temperatur för området 0 t 0 C .

Efter att ha ersatt (2.1.8) och (2.1.9) i ekvation (2.1.2) får vi:

Ersättande m jag dess värde får vi slutligen formeln för gasblandningens temperatur i grader Celsius :

Uttrycker R i genom molekylmassan får vi en annan formel:

Nämnarna för formlerna (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) och (2.1.11) innehåller medelvärmekapaciteter, för vilka blandningens temperatur används som den övre gränsen för medelvärdesberäkning ( t eller T), som ska fastställas. På grund av detta bestäms temperaturen på blandningen av dessa formler metod för successiva approximationer .

2.1.1. Speciella fall av gasblandning under W=Konst

Låt oss betrakta flera specialfall av formler (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) och (2.1.11).

1. Låt gaser blandas, för vilka beroendet av den adiabatiska exponenten K i temperatur kan försummas.

(Faktiskt TILL minskar med ökande temperatur, eftersom

Där s o r , Aär empiriska positiva koefficienter.

För tekniska beräkningar i intervallet från 0 till 2000 0 C kan du använda följande formler:

a) för diatomiska gaser TILL 1,40 - 0,50 10 -4 t;

b) för förbränningsprodukter TILL 1,35 - 0,55 10 -4 t.

Från dessa formler är det tydligt att effekten av temperatur på det adiabatiska indexet TILL märks endast vid temperaturer i storleksordningen hundratals grader Celsius.)

Alltså, om vi antar det

då kommer formeln (2.1.6) att ha följande form:

Formel (2.1.12) kan användas som en första approximation för formlerna (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) och (2.1.11)

2. Låt gaser blandas vars molära isokoriska värmekapaciteter är lika och beroendet av dessa värmekapaciteter på temperaturen kan försummas, dvs.

Sedan tar ekvationen (2.1.7) en mycket enkel form:

Om gaser har lika molär isokorisk värmekapacitet, i enlighet med Mayers ekvation

De molära isobariska värmekapaciteterna måste vara lika med varandra, och därför måste de adiabatiska exponenterna vara lika, dvs.

Under detta tillstånd förvandlas ekvation (2.1.12) till (2.1.13).

2.1.2. Tryck efter blandning av gaser vid W=Konst

Det tryck som fastställs efter blandning av gaserna kan bestämmas antingen med formlerna i punkt 1.4.2 eller utifrån villkoret:

R cm W cm = m cm R cm T= m cm T.