Открытая газовая система
Открытая газовая система — это система, которая может обмениваться веществом с окружающей средой. Поэтому при поступлении газа её масса и количество вещества увеличиваются, а при выходе газа — уменьшаются.
Как изменяются масса и количество вещества
Масса газа изменяется на разность между массой поступившего и массой вышедшего газа. Аналогично изменяется количество вещества. Если за некоторый промежуток времени в систему поступила масса \(m_{\text{п}}\), а вышла масса \(m_{\text{в}}\), то конечная масса равна начальной плюс поступившая масса минус вышедшая.
Здесь \(m\) — масса газа, а \(\nu\) — количество вещества. Связь между ними задаётся формулой \(m=\nu M\), где \(M\) — молярная масса газа. Объём, давление и температура могут изменяться одновременно; для их связи используют уравнение состояния идеального газа.
В баллон поступило \(0{,}2\ кг\) газа, а затем вышло \(0{,}05\ кг\). Если начальная масса газа была \(1{,}0\ кг\), то конечная масса равна \(1{,}0+0{,}2-0{,}05=1{,}15\ кг\).
Открытая система отличается от закрытой. В закрытой системе вещество через границу не проходит, поэтому масса газа постоянна, хотя объём, давление или температура могут меняться. В открытой системе изменение массы не означает автоматически изменение плотности: плотность зависит также от объёма.
Из сосуда вышла часть газа, причём утечку вещества не компенсировали. Что произошло с количеством вещества газа в сосуде?
Главное
- Открытая газовая система обменивается веществом с окружающей средой.
- \(m_2=m_1+m_{\text{п}}-m_{\text{в}}\); такая же запись по балансу справедлива для количества вещества \(\nu\).
- Поступление газа увеличивает массу и количество вещества, выход газа их уменьшает.