пи для каждой молекулы воды - половина молекулы кислорода.

Отметим, что до реакции было i-j-x-{--y молекул, J iiuc.lL- реакции стало a-j-tJ .vloлeкyл. Поэтому при сго-раинн одной молекулы газообразного углеводорода происходи г изменение числа молекул на -i-i/-1. Уменьшение или увеличение объема продуктов реакции но сравнению с объемом реагентов при том же давлении и температуре зависит также от агрегатного состояния углеводорода. Если углеводород жидкий, то его объемом обычно пренебрегают; при газообразном состоянии углеводород обычно считают идеальным газом.

Объемные соотношения

Ее.ти все участвукицне в реакции вещества - идеальные газы или и.меют пренебрежимо малые объемы, то азменение объема (при постоянных температуре и давлении) может быть найдено по изменению числа молекул.

Идеа.тьный газ подчиняется закону

PV = NRT,

где Р -давление; V - объем;

Г - абсолютная температура;

N--число молей газа, равное частному от деления

веса газа на его молеку.?1йрпый вес; R - универсальная газовая постоянная.

Этот закон большой точностью справедлив почти длй всех газов, с которыми встречаются при исследовашги процесса сго;1ання в газовых тур1бинах.

Гипотеза Авогадро, высказанная исторически раньше, чем этот закон, является его следствием. Согласно этой гипотезе:

В равных объемах различных газов при равных давле- Ш п температуре содержится равное число молекул .

На основании указашюго закона можно найти изменение объема при реакции. В качестве примера рассмотрим сгорание этана при высоких температурах и умеренных давлениях, так как при этих условиях этан и водяной пар, так *е как кислород и уг.текислый газ, можно считать идеаль-

иыми газами. Эти ус.ЮВия соответствуют процсчту сгаратния и газовой турбине.

Уравнение реакции будет

CJ-I, +3-0, = 200, -1-ЗН,0.

До реакции было 4/2 мо.тя, после реакции стало 5 молей, т. е. обтем газа увеличился на /г моля/моль топлива при тех же давлении и температуре. При этом также предполагается, что объем газовой смеси равен сумме объемов компонентов, взятых при температуре и давлении смеси.

Это допущение является следствне.м экспериментально установленного закона Да.тьтона, согласно которому общее давление смеси, т. е. давление, изМеряемое обычными нри-борами, равно сум.ме парциальных давлений компонентов, т. е. .:1ав.че1!ий, которые ]ьмелн бы компоиенты, если бы каждый нз них зани.мал весь обтаем. Закон Да.тьтона можно считать справедливым и для реальных смесей газов и паров (например, водяного пара) в уотовиях рабочих процессов газовых турбин, хотя при высокик плотностях этот закон не подтверждается.

Таким образом, если смешиваются газы а, Ь, .... /г, занимающие при стандартных давлении и температуре

объемы соответствеиио , I ..... 1, то объем смеси V

должен быть таким, чтобы сум.ма парциальных давлений Р , Рь- Р* бьтпа равна общему начальному давле-

нию Р. Тогда р,У = \ Р. и так как температура не изменяется, то

откуда

v=v+\\ + ... + v,.

Таким образом, объем смеси идеальных газов равен c>\T\ie объемов, которые они занимали до смешения. Следовательно, хотя газовая смесь однородна по составу и каждый компонент распрсдедап во всем объеме смеси, можно пользоваться понятием объемного состава смеси.

При расчетах изменения объема при реакции необходимо различать три случая:

1. Т0ПЛ1Ш0 газообразное; температура продуктов сгорания весьма высока или они сильно разбавлены воздухом (последние два условия имеют .место при сгорании в газо-

ijiii i\p6iiiiu). в этим случае все газы мож!Ю счшагь иде-апьиымч и отношение их объемов равно отношению числа моле11. Для углеводорода относительное изменение

объема равно

МОЛЬ\.\юль прореагировавнгего кислорода.

2. Ton.HiBO твердое hjhi жидкое; осгал1Шые условия аналопшны указанным выше. Объем топлива можно считан пренебрежимо малым, и ттзмененпе объема определяется огЕЮшением числа молен продуктов сгорания и окислителя. Д.тя углеводорода С. Н, относительное изменение объема равно

MOAbjмоль npopearnpobabhjero кислорода.

3. Температуры реагентов п продуктов сгорания низки, водяной пар можно считать полностыо скоидеисировавши.ч-ся и поэтому за1Шмающим пренебрежимо малый объем. Это имеет место при газовом анализе, когда изменение объема вследствие реакции используется для определения состава газа. При этом, несмотря на то, что при комнатной температуре водяной пар нельзя считать полностью аданденсиро-вавшимся, результаты анализа дают правильный состав газа, так как степень насыщения смеси водяным паром остается постоянной. Для газообразного и жидкого (с пренебрежимо малым объемом) углеводорсма С,Н относительные изменения объема соответственно равны;

-(l+T- -4-У -j-. ИЛИ -j- шльмпль

прореагировавшего кислорода.

Объемный анализ газовых смесей

Обычно для изучения и контроля процесса горения ис-Юльзуегся аппаратура для газового анализа; тппт1чным Можно считать прибор Орса. При анашзе в прибор Орса