Плотность водяного пара

Плотность водяного пара и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Паром называют газообразное состояние вещества, в котором газовая фаза находится в равновесии с жидкой или твердой фазами этого же вещества. Если пар образуется из жидкой/твердой фазы, то данный процесс называют парообразованием, обратный же, носит название – конденсация.

В условиях низкого давления и высокой температуры свойства пара становятся сопоставимыми со свойствами идеального газа.

Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. Он не обладает ни цветом, ни вкусом, ни запахом. Образование водяного пара происходит за счет испарения воды. Когда он попадает в атмосферу, то создает определенное давление, получившее название парциального ([Па]). Водяной пар способен преобразовываться в твердое состояние, т.е. в кристаллы льда.

Плотность вещества – это отношение его массы к объему:

$\rho$ = m / V, [г/см³, кг/м³].

Зависимость изменения плотности, а также других физических характеристик водяного пара (насыщенный) от температуры приведены в таблице:

Температура, ^oС	Плотность, кг/м³	Давление (абсолютное), кгс/см²	Удельный объем, м³/кг
0	0,00484	0,0062	206,5
20	0,01729	0,0238	57,8
40	0,05114	0,0752	19,55
60	0,1301	0,2031	7,687
80	0,2929	0,483	3,414
100	0,5970	1,033	1,675

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какие газы тяжелее, а какие легче воздуха и во сколько раз: диоксид углерода, диоксид азота, монооксид углерода, хлор, аммиак?

Решение

Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.

D = M₁ / M₂.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

D_air(CO₂) = M_r(CO₂) / M_r(air);

D_air(CO₂) = 44 / 29 = 1,52.

M_r(CO₂) = A_r(C) + 2 ×A_r(O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.

D_air(NO₂) = M_r(NO₂) / M_r(air);

D_air(NO₂) = 46 / 29 = 1,59.

M_r(NO₂) = A_r(N) + 2 ×A_r(O) = 14 + 2 × 16 = 14 + 32 = 46.

D_air(CO) = M_r(CO) / M_r(air);

D_air(CO) = 28 / 29 = 0,97.

M_r(CO) = A_r(C) + A_r(O) = 12 + 16 = 28.

D_air(Cl₂) = M_r(Cl₂) / M_r(air);

D_air(Cl₂) = 71 / 29 = 2,45.

M_r(Cl₂) = 2 ×A_r(Cl) = 2 × 35,5 = 71.

D_air(NH₃) = M_r(NH₃) / M_r(air);

D_air(NH₃) = 17 / 29 = 0,57.

M_r(NH₃) = A_r(N) + 3 ×A_r(H) = 14 + 3 ×1 = 17.

Ответ

Диоксид углерода, диоксид азота и хлор тяжелее воздуха соответственно в 1,52; 1,59 и 2,45 раза, а монооксид углерода и аммиак – легче в 0,97 и 0,57 раз.

ПРИМЕР 2

Задание

Определите плотность газовой смеси по водороду, если смесь состоит из кислорода и азота объемами 56 дм³ и 28 дм³ (н.у.) соответственно.

Решение

Найдем объемные доли веществ в смеси:

φ = V_gas / V_{mixture_gas};

φ (O₂) = V(O₂) / V_{mixture_gas};

φ (O₂) = 56 / (56 + 28) = 56 / 84 = 0,7.

φ (N₂) = V(N₂) / V_{mixture_gas};

φ (N₂) = 28 / (56 + 28) = 28 / 84 = 0,3.

Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси:

M_r^conditional (mixture) = φ (O₂) ×M_r(O₂) + φ (N₂) ×M_r(N₂);

M_r^conditional (mixture) = 0,7 × 32 + 0,3 × 28 = 22,4 + 8,4 = 30,8.

Найдем относительную плотность смеси по кислороду:

D_H2(mixture) = M_r^conditional (mixture) / M_r(O₂);

D_H₂(mixture) = 30,8 / 2 = 15,4.

Ответ

Относительная плотность по водороду смеси, состоящей из кислорода и азота равна 15,4.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Советуем прочитать:

Плотность водяного пара

Плотность водяного пара и другие его физические свойства

Примеры решения задач