Prawo gazu doskonałego
Ciśnienie, objętość i temperatura są ze sobą powiązane.
Połączone prawo gazowe to równanie oparte na równaniu gazu doskonałego. Połączone prawo gazowe stwierdza:
|
Olej opałowy |
Średnia wartość opałowa (jednostki imperialne) |
Średnia wartość opałowa (jednostki metryczne) |
|
Nr 1 Nafta |
134,000 Btu/gal |
37.34 MJ/l |
|
Nr 2 Olej opałowy |
140,000 Btu/gal |
39.02 MJ/l |
|
Nr 4 Ciężki olej opałowy |
144,000 Btu/gal |
40.13 MJ/l |
|
Nr 5 Ciężki olej opałowy |
150,000 Btu/gal |
41.80 MJ/l |
|
Nr 6 Ciężki olej opałowy (2.7% siarki) |
152,000 Btu/gal |
42.36 MJ/l |
|
Nr 6 Ciężki olej opałowy (0.3% siarki) |
143,800 Btu/gal |
40.07 MJ/l |
|
Węgiel |
Średnia wartość opałowa (jednostki imperialne) |
Średnia wartość opałowa (jednostki metryczne) |
|
Antracyt |
13,900 Btu/lb |
32.3 MJ/kg |
|
Bitumiczny |
14,000 Btu/lb |
32.6 MJ/kg |
|
Podbitumiczny |
12,600 Btu/lb |
29.3 MJ/kg |
|
Lignit |
11,000 Btu/lb |
25.6 MJ/kg |
|
Gaz |
Średnia wartość opałowa (jednostki imperialne) |
Średnia wartość opałowa (jednostki metryczne) |
|
Naturalny |
1,000 Btu/cu ft |
37.3 MJ/m3 |
|
Skroplony butan |
103,300 Btu/gal |
28.79 MJ/l |
|
Skroplony propan |
91,600 Btu/gal |
25.53 MJ/l |
Tabela wartości opałowej paliw
Gdzie:
P = Ciśnienie
V = Objętość
T = Temperatura
k = Stała dla ustalonej ilości gazu.
P, V i T są nazywane zmiennymi, ponieważ zmieniają się w zależności od rzeczywistych czynników, które są następnie wprowadzane jako wartości do równania. Stosunek PV do T jest stały. Oznacza to, że gdy P rośnie, V maleje, a gdy V rośnie, P maleje. Zależność między ciśnieniem a objętością przy stałej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalna.
Jeśli temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie, wzrost ciśnienia będzie towarzyszył spadek objętości.
Jeśli temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie, spadek ciśnienia będzie towarzyszył wzrost objętości.
Jeśli P jest utrzymywane na tym samym poziomie, to V i T są bezpośrednio powiązane, tj. jeśli V rośnie, to T rośnie i odwrotnie. Ta sama sytuacja występuje, jeśli V jest utrzymywane na stałym poziomie, tj. P i T są powiązane, a wzrost P spowoduje wzrost T i odwrotnie. Zależność między temperaturą a ciśnieniem przy stałej objętości jest liniowa, podobnie jak zależność między temperaturą a objętością przy stałym ciśnieniu.
Kilka przykładów bez jednostek można użyć do dalszego wyjaśnienia równania.
Przykład 1
System parowy ma ciśnienie 10, objętość 3 i temperaturę 100.
Objętość systemu parowego jest stała, ponieważ jest to system zamknięty. Zwiększenie ciśnienia w systemie do 15 musi również proporcjonalnie zwiększyć temperaturę, ponieważ wartość stała (k) musi być utrzymana, aby równanie było ważne. Możliwe jest obliczenie T, wprowadzając nową wyższą wartość ciśnienia 15, a następnie rozwiązując równanie.
P = 15
V = 3
K = 0.3
T = ?
PV / T = k
(15 x 3) / T = 0.3
(15 x 3) / 0.3 = T
(15 x 3) / 0.3 = 150
Podobnie, zmniejszenie ciśnienia spowoduje zmniejszenie temperatury, ponieważ objętość jest utrzymywana na stałym poziomie.
Jeśli objętość jest utrzymywana na stałym poziomie, wzrost ciśnienia będzie towarzyszył proporcjonalny wzrost temperatury.
Jeśli objętość jest utrzymywana na stałym poziomie, spadek ciśnienia będzie towarzyszył proporcjonalny spadek temperatury.
Prawo gazu doskonałego jest używane do obliczania ciśnień, objętości i temperatur gazu w różnych zakresach. Gdy te wartości są znane, możliwe jest obliczenie takich rzeczy jak:
- Ilość energii zawartej w systemie i ile można jej przenieść do punktu użycia, np. do turbiny parowej.
- Wielkość i grubość wymaganych rur systemowych.
- Wielkość wymaganych kotłów.
- Prędkość gazu w systemie.
Niektóre z tych danych są następnie tabelaryzowane w tabeli gazowej, lub gdy są używane dla pary, w tabeli parowej. Tabele parowe są niezbędne przy projektowaniu i eksploatacji systemu parowego.
Dodatkowe zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas_law
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/ideal-gas-law
https://chem.libretexts.org/Bookshelves