Газовая смесь состоит из 0,2 кг СО2 и 0,3 кг CН4, находится при температуре

Газовая смесь состоит из 0,2 кг СО2 и 0,3 кг CН4, находится при температуре 1000 ºС и занимает объем 0,2 м3. Из начального состояния к смеси при постоянном давлении подводят теплоту так, что ее объем увеличивается в два раза. Затем смесь адиабатически расширяется так, что давление убывает до 1 бара. Рассчитать приведенные физические параметры смеси газов: удельную газовую постоянную R, удельную теплоемкость ср и cV, показатель адиабаты k. Определить параметры состояния рабочего тела: давление, температуру и удельный объем в характерных точках процессов. Рассчитать общую работу и теплоту процессов (в абсолютных величинах). Изобразить процессы на термодинамических диаграммах состояния в координатах p-v и T-s, показать на диаграммах работу и теплоту процессов.

Объемные доли компонентов
g(CO2)=m1m1+m2=0,20,2+0,3=0,4;
g(CH4)=m2m1+m2=0,30,2+0,3=0,6.
Газовая постоянная смеси определяется по формуле
Rсм=ΣRigi=ΣRμμigi=831444∙0,4+831416∙0,6=387,4Джкг∙К.
Молярная масса смеси
μсм= RμRсм=8314387,4=21,5 кгкмоль.
Удельные массовые изобарные теплоемкости компонентов смеси
cpCО2=μcpCO2μCO2=37,6844=0,856 кДжкг∙К;
cpCH4=μcpCH4μCH4=37,6816=2,355 кДжкг∙К
Удельная массовая изобарная теплоемкость смеси
cpсм=cpCО2∙gCО2+cpCH4∙gCH4=
=0,856 ∙0,4+2,355∙0,6=1,755 кДж/кг∙К.
Удельная массовая изохорная теплоемкость смеси
cvсм=cpсм-Rсм=1,755-0,3874=1,368 кДжкг∙К.
Показатель адиабаты
k=cpсмcvсм=1,7551,368=1,283.
Найдем параметры смеси, используя уравнение состояния
p1V1=mRсмT1.
Давление смеси в точке 1
p1=mRсмT1V1=0,5∙387,4∙12730,2=1,23 МПа.
Удельный объем смеси
v1=V1m=0,20,5=0,4м3кг.
Процесс 1-2 – изобарный . p2=p1=1,23 МПа

. p2=p1=1,23 МПа