Способ определения теплоты смешения газов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 514 С 0 ОПИ Е ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ ТОР СНОМ 8/24-258386, Бюлут прик онного аппарата. Подают газовуюсмесь в аппарат и измеряют искомыепараметры, по которым рассчитываюттеплоту смешения. Для повышенияточности измерений перед подачейгазовой смеси в аппарат создают градиент температур и измеряют раэ-ность концентраций при двух значениях давления газовой смеси в аппарате ( минимальном и максимальном).Величину минимального давления выбирают в пределах 0,1 - 1,5 МПа и(21) 36147 (22) 30.06 (46) 23.05 (7) Иисти АН БССР (72) Т.Н.А аднои физики А.Ф.Золотухина, атов и Н.А.Несраменко В.А.Кондарета смеюениях,К х где Н - теплота смешения; К - универсальная газовая постоянная; Ттемпература, х - молярная доля,1 р - термодиффузионное отношениепрри максимальном давлении,термодиффузионное отношение принимальном давлении.ил. ользо ализа мим ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Е.А. Шашков, урбтеров(56) Алтунин В.В., Б нко В.Ф Кузнецов Д.О. Тепло ения газов при низких давл ТВТ, 1977, В 12, с. 216-218.Котоусов Л,С. Измерение теплоты смешения простых умеренно разреженных газов, ЖфХ. т.ХУ 1, вып.4, 1972, с. 863-866.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СМЕШЕНИЯ ГАЗОВ(57) Изобретение относится к технической физике и может быть исп вано для физико-химического ан смесей. Способ осуществляют с поощью двухбаллонного термодиффузи 3015 А 1Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для Физико-химического анализагазовых смесейиЦелью изобретения является повышение точности измерений,На чертеже представлено устройство для определения теплоты смещениягазов,Термодиффузионный аппарат содержит два баллона 1 и 2, соединенныхмежду собой, ячейку 3 сравнения,измерительный 4 и сравнительный 5датчики и индикатор 6, например самспишущий потенциометр.Измерительный датчик 4 установленв баллоне 2, сравнительный 5 - вячейке сравнения. Датчики ч и 5 соединены с индикатором 6 но мостовойСпособ осуществляется следующимобразом.Газовой смесью, например смесьюгелий - аргон, заполняют одновременно предварительно термостатированный двухбаллонный аппарат с наложенным температурным градиентом, и ячейку сравнения, причем давление смесисоставляет 0,1 МПа, что соответствует состоянию газа, характеризуемомууравнением состояния РпКТ, гдеТ - температура, Р - давлениеа - число молекул, 1 - постояннаяБольцмана, при которой проводитсяэксперимент, этим условиям соответствует измеренное в процессе эксперимента термодиффузионное отношение 1 с .тр,Изменение состава смеси в результате термодиффузионного разделения;вызывает изменение сопротивления измерительного датчика, что регистрируется индикатором (самопишущим по;енциометром). Разница показаний измерительного и сравнительного датчиков, соединенных с индикатсром попотенпиометрической схеме, дает величину разности концентраций дх,ххр которая используетсядля определения величины термодифФуэнонного отношения 1 ст = ьх,/1 г (Т/Т,),где Т, и Т - температуры баллоновДалее путем запуска дополнительной порции газовой смеси в двухбалдонный аппарат и ячейку сравнения увеличивают давление до величины Р, что соответствует состоянию смеси,15 ;Н 7 ЗО 35 лб 45 5 О С 1 описываемой уравнением состояния Р = МТ(1+1 п), где Т- коэффициент активности, при той же температуре опыта, этим условиям соответствует измеренное значение термодиффуэионного отношения 1,т 9Теплота смешения рассчитывается по соотношению Н=: (1 с - К )илиКТ тр тр Б = - Ос - 1 )е КТтгде Н - теплота смешения; К -универсальная газовая постоянная,Т - температура; х - молярная доля; 1., лх /1 п(Т /Т ) - термо,диффуэионное отношение при максимальРном давлении; ьх - разность концентраций при максимальном давлении;Т и Т - температура баллонов;ьх,термодиффузион 1 п(Т, 7 Т )ное отношение прн минимальном даврленни; ьх - разность концентраций при минимальном давлении.Выбор минимальной границы давления (0,05-0,1 ИПа) определяется условиями, при которых соблюдаетсяпринцип локального термодинамического равновесия. При более низкихдавлениях, чем 0,05-0,55 ИПа, средняя длина свободного пробега молекул смеси соизмерима с характернымразмером измерительной ячейки двухбаллонного термодиффуэионного аппарата, который используется для измерения термодиффузионного отношения. и газовую смесь уже нельзярассматривать как сплошную среду,Соударение молекул смеси газов, восновном, происходит с твердыми поверхностями измерительной ячейки термсдиффуэионного аппарата, а не другвозрастаниюградиента плотности, который влияетна измеряемую величину термодиффузионного отношения таким образом, чтозависимость последнего от давленияпри пониженных давлениях носит резко нелинейный характер, Таким образом, выбор минимальной гранины давления, меньшей чем 0,05 ИПа, и использование для расчета теплоты смешения значений термодиффузионногоотношения смеси при давлениях, меньших чем 0,05 МПа, приводит к увеличенко погрешности определения теплоты смешения из-за влияния градиента плотности, искажающего зависимость термодиффузионного отношения от давления.Сплошность среды характеризуется критерием Кнудсена Е = Ь/Й, где Й - средняя длина свободного пробега молекул; Ь - характерный размер для измерительной ячейки двухбаллонного аппарата д = гЬг /г, г, радиус датчика теплопроводности, г - радиус капилляра измерительной йячейки двухбаллонного аппарата. Случай сплошной среды характеризуется условием Е с 0,0. Величина критерия Кнудсена для смеси гелий - аргон при температуре 289 К и давлении 0,001 ИПа равна 1 " 0,055, а при давлении 0,005 ИПа Е " 0,012, В связи с этим эксперимент по определению термодиффузионного отношения с поМощью двухбаллонного аппарата проводят при значении минимального давления 0,05-0,005 ИПа.Иаксимальная граница давления 1,5 ИПа выбирается исходя иэ того, что при давлениях Р1,5 ИПа энтальпия смешения равна теплоте смещения, при давлениях, больших 1,5 ИПа, определение теплоты смешения по формул КТле Н = -- (1- Е , ) приводит к увеличению погрешности, так как данное соотношение для определения теплоты смешения должно содержать ряд дополнительных членов.Граничное значение давления Р =0,1 МПа выбрано из соображения получения данных по теплоте смешения умеренно плотных газовых смесей в диапазоне давлений 0,1-1,5 ИПа. Теплота смешения характеризует степень неидеальности газовой смеси, а газовые смеси, находящиеся под давлением, меньшим чем О, ИПа, практически можно считать идеальными (для идеаль" ных смесей Н = 0).Е5 формула изобретенияСпособ определения теплоты смешения газов с помощью двухбаллонного термодиффузионного аппарата, закпючающийся в подаче газовой смеси з аппарат и измерении искомых параметров, по которым рассчитывается теплота смешения, о т л и ч а ю - . щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, перед по= дачей газовой смеси в аппарат соз- . дают градиент температур и измеряют разность концентрации при двух значениях газовой смеси в аппарате (минимальном и максимальном), причем величину минимального давления выбирают в пределах 0,05 - О, ИПа, а максимального - 0,1 - 1,5 ИПа и рассчитывают теплоту смешения по формулеН = -- Е ),КТх тр ТЕгде Н - теплота смешения; К - универсальная газовая постоянная; Ттемпература; х, - молярная доля;с = д х /1 и (Т /Т ) - термодиффузионное отношение при максимальЗ 5 ном давлении; дх, - разность концентраций при максимальном давлении; Т и Т - температуры баллонов;термодиффузионр .п(Т /Т )401 2ное отношение при минимальном давлении; дх, - разность концентрарций при минимальном давлении.Редактор В,Иван ректор Е.Сирохма з 2761/ Производственно-полиграфическое предприятие, г.уагород, ул.Проектная,4 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раувска