2.4 Смеси газов

 

Пусть мы имеем смесь нескольких газов, которые называются  компонентами. Содержание каждого компонента в смеси характеризуется объемной долей  или массовой долей . Если при изменении состояния газовой смеси компоненты не подвергаются конденсации и не вступают в химическую реакцию друг с другом, то параметры смеси  связаны между собой уравнением состояния для идеального или реального газа. Чтобы воспользоваться этим уравнением, необходимо знать для смеси величину газовой постоянной  и коэффициента сжимаемости.

Эти величины определяются по правилу аддитивности, т. е. ,

где объёмная доля  компонента; молекулярная масса того же компонента и ,

где мольная доля компонента (при атмосферном давлении );  коэффициент сжимаемости компонента. Из приведенных выше формул следуют очевидные соотношения . В общем случае имеет место связь различных долей

.

Газовые смеси состоят из разных газов, поэтому они конденсируются при различных температурах и у них нет чётко выраженного критического состояния (равновесное состояние «пар-жидкость»). Поэтому значения приведённых параметров определяют по псевдокритическим давлению и температуре вычисляемым по формулам

 

где с индексом «» приведены критические давления и температуры компонентов.

Аналогичным образом определяются теплоёмкость газовых смесей

 

где теплоёмкость компонента.

Энтропия газовой смеси равна

,

где  энтропия  компонента, а ∆Sсм – энтропия смешения газов, т. к. процесс смешения необратимый, а по законам термодинамики при этом энтропия увеличивается. Поэтому энтропия газовой смеси не может быть рассчитана по правилу аддитивности.