Blanding av gasser. Molekylær og molar (turbulent) diffusjon
Molekylær diffusjon- prosessen med gjensidig penetrering av molekyler av en gass inn i en annen, som fører til dannelsen av en perfekt blanding, observeres i stasjonære gasser og i laminære strømmer.
Ved molekylær diffusjon bestemmes blandingen av gasser av den termiske bevegelsen til molekylene. Selv om hastigheten til molekylene W er i gjennomsnitt veldig stor, lengden på den frie banen / deres er liten. Derfor går molekylær diffusjon ganske sakte. Mengden gass som diffunderer fra ett lag til et annet, i henhold til Ficks lov, er
hvor er koeffisienten for molekylær diffusjon, m 2 /s; dC/dn -
diffuserende gasskonsentrasjonsgradient, kg/m 4 .
Med stigende temperatur D og diffusjonshastigheten øker. verdien D kan bestemmes av Sutherland-formelen i modifikasjonen av N.D. Kosovo:
hvor D)12 er diffusjonskoeffisienten til en gass (1) inn i en annen (2) gass ved trykk pQ og temperatur 7o; Q og C2 - Sutherland koeffisienter for komponentene i blandingen, K (for metan C = 198, luft - 119, nitrogen - 107,0 2 - 138, C0 2 - 255, ); p 0, G 0 - verdien av henholdsvis trykk og temperatur under normale fysiske forhold (ro= 1,01 10 5 Pa; T 0= 273 K).
Brukes ofte for å bestemme den molekylære diffusjonskoeffisienten D en enkel potensformel brukes
Hvor P- empirisk koeffisient
Avhengighetene for diffusjonskoeffisientene til en flerkomponentblanding er mer kompliserte (se , s. 80).
I en turbulent strømning er diffusjon, samt varmeoverføring og intern friksjon, forbundet med turbulent overføring og blanding av endelige makroskopiske gassmasser - turbulente mol. Størrelsene på disse føflekkene og måtene de beveger seg på før blanding er varierte, det er en rekke verdier for disse mengdene. Bevegelsen av føflekker er av pulserende karakter, hastigheten på deres bevegelse er hastigheten på pulsasjoner over strømmen. Ved lave Re-tall observeres pulsasjoner i stor skala, og turbulente hastigheter endrer seg betydelig kun ved store avstander. Under krusningsskala(turbulens) forstå rekkefølgen av lengden som en betydelig endring i hastighet skjer over. Frekvensene til storskala pulsasjoner er lave.
Med en økning i Re, sammen med storskalapulsasjoner, oppstår også høyfrekvente småskalapulsasjoner. Skalaen til storskala pulsasjoner er av størrelsesorden systemets definerende dimensjoner (. D, jeg kanaliserer eller gratis jet, etc.). Storskala pulsasjoner bestemmer prosessene for turbulent blanding: intern friksjon, diffusjon og varmeoverføring. Småskala pulsasjoner utfører viskøs spredning. Energi fra storskala føflekker overføres til småskala og spres av dem. Blandingen ender imidlertid med turbulent diffusjon på grunn av molekylær diffusjon.
Ved å bruke dimensjonale betraktninger og analogi med molekylære overføringsprosesser, introduseres konseptet turbulent transportkoeffisient A T, som karakteriserer intern friksjon, diffusjon og varmeoverføring i en turbulent strømning:
Hvor G- turbulensskala, lengden på den turbulente bevegelsen
føflekk før blanding (analog /); - RMS
pulserende hastighet.
Koeffisient En t er samtidig koeffisienten for turbulent diffusjon D T, turbulent termisk diffusivitet en t og viskositet (vT). Det avhenger ikke av egenskapene til gassen, det bestemmes av egenskapene til turbulens. 
Ved å erstatte (3.57) med (3.56), får vi Prandtl-formelen
Relasjon (3.58) gjør det mulig å estimere transportkoeffisientene i en turbulent strømning. For beregninger av overføring (diffusjon) prosesser, kan man bruke relasjoner (ligninger) relatert til molekylære prosesser, erstatte i dem D, a, V på D T, en t, v x. Med en sammenlignbar effekt av turbulent og molekylær transport, introduseres de totale koeffisientene.
Hver gass i blandinger oppfører seg som om den alene opptar hele volumet av karet: dens molekyler sprer seg jevnt i rommet og skaper sitt eget, såkalte partialtrykk p i på karets vegger. Hvis blandingen er i likevekt, er temperaturen på alle gasser den samme og lik temperaturen på blandingen T SM. Massen av blandingen er lik summen av massene til komponentene; trykket til blandingen i henhold til loven om partialtrykk av Dalton (1801) er lik summen av partialtrykkene:
hvor n er antall komponenter som utgjør blandingen.
Den engelske fysikeren og kjemikeren John DALTON (1766–1844) formulerte i 1803 loven om multiple forhold: hvis to enkle eller komplekse stoffer danner mer enn én forbindelse med hverandre, så er massene til ett stoff per samme masse av et annet stoff. som heltall, vanligvis små. For eksempel, i fem nitrogenoksider (N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 , N 2 O 5 ), er mengden oksygen per samme vektmengde nitrogen relatert til 1:2:3:4 :5. Dalton forklarte denne loven korrekt med materiens atomstruktur og evnen til atomer av ett stoff til å kombinere med et annet antall atomer av et annet stoff. Samtidig foreslo Dalton å bruke konseptet atomvekt i kjemi. Når man kjenner til atomvektene til elementene, er det mulig å etablere et mål på kjemiske transformasjoner og kjemiske forhold mellom stoffer, samt å utarbeide kvantitative reaksjonsligninger. Han var den første (1794) som forsket og beskrev en synsfeil som han selv led av - fargeblindhet, senere kalt fargeblindhet til hans ære.
I halve livet hadde Dalton ikke engang mistanke om at noe var galt med synet. Han studerte optikk og kjemi, men oppdaget feilen sin gjennom en lidenskap for botanikk. Det faktum at han ikke kunne skille en blå blomst fra en rosa, tilskrev han først en forvirring i klassifiseringen av farger, og ikke til manglene ved sitt eget syn. Dalton la merke til at en blomst som var himmelblå i lyset av solen (nærmere bestemt fargen som han trodde var himmelblå) så mørkerød ut i lyset av et stearinlys. Han henvendte seg til de rundt seg, men ingen så en så merkelig forvandling, med unntak av hans egen bror. Så Dalton gjettet at noe var galt med synet hans og at dette problemet var arvet. I 1995 ble det utført studier på det bevarte øyet til John Dalton, hvor det viste seg at han led av en sjelden form for fargeblindhet - deuteranopia. Deuteranopes har mangel på M-kjeglepigment, som et resultat av at de syke er relativt ufølsomme for de gjennomsnittlige bølgelengdene til den grønne delen av spekteret, men samtidig oppfatter de den kortbølgede delen av spekteret som blå og den langbølgede delen som gul.
Egenskapene til en blanding avhenger av sammensetningen, som kan spesifiseres på forskjellige måter. Den enkleste og mest praktiske er oppgaven med massesammensetningen, dvs. for hver gass er massefraksjonen i blandingen spesifisert:
Molfraksjonen er forholdet mellom antall kilomol av en gitt gass og antall kilomol av hele blandingen:
hvor, m i er molekylvekten til den i-te komponenten.
verdien
kalles blandingens tilsynelatende molekylvekt.
Ofte er blandingens sammensetning gitt av volumfraksjoner
hvor V i er partialvolumet til den i-te komponenten, dvs. et slikt volum at den gitte gassen ville oppta hvis trykket ikke var p i, men p SM (ved samme temperatur T SM), .
For en reell tilstand bestemmes forholdet mellom parameterne av ligningen p i ×V CM = mi ×R i ×T CM, og for en betinget tilstand, p CM ×V i = = m i ×R i ×T CM. Fra likheten til de riktige delene av disse ligningene følger p i ×V CM =p CM ×V i , hvorfra vi finner to viktige formler:
Det er viktig å vite sammenhengen mellom mengdene g i , y i og r i . For å finne disse relasjonene utfører vi følgende enkle transformasjoner som ikke krever ytterligere forklaringer:
Her er 22,4 volumet på 1 kmol av enhver gass under normale forhold, m 3 (ifølge Avogadros lov har de fleste gasser dette volumet, selv om det er små avvik).
Volumfraksjon
Siden de høyre delene av de to siste formlene er like, kan vi konkludere med at molfraksjonene er lik volumfraksjonene: y i = r i.
Vi får et annet forhold som dette:
Ved å erstatte y i med r i , skriver vi det annerledes:
r i ×m i =g i ×m
La oss summere de oppnådde formlene for alle n komponenter i blandingen. Som et resultat vil vi ha
fordi det .
Basert på additivitetsegenskapen kan følgende formler skrives for å beregne varmekapasiteten til en blanding:
Verdien av gasskonstanten finnes på samme måte:
eller, som for enhver gass, gjennom den universelle gasskonstanten i henhold til formelen R CM = 8314/m CM .
La oss se nærmere på de to mest typiske blandingsmetodene.
1. Blanding av gasser ved å kombinere separate volumer. La det være n forskjellige gasser plassert i separate kar med volumer V 1 , V 2 , .... Parametrene til hver gass p 1 , p 2 , ... og T 1 , T 2 , ... For å oppnå en blanding , disse volumene kombineres eller fjerning av skillevegger, eller ved hjelp av korte rørledninger med tilstrekkelig stort tverrsnitt. Som et resultat av strømning og diffusjon av gasser, etter en viss tidsperiode, oppnås en homogen blanding, hvis masse og volum kan bestemmes ved enkel summering:
hvor er massen til den ith-komponenten, R i er gasskonstanten.
Ved blanding gjøres det ikke utvendig arbeid og ingen ekstern varmeoverføring skjer (dl = 0, dq = 0), noe som betyr at den indre energien til hver gass ikke endres (du = 0). Derfor vil den indre energien til blandingen være summen av den indre energien til dens komponenter, dvs.
Her u CM = m CM × s V C M × (TC M – T 0) og u i = m i × s V i × (T i – T 0),
hvor c Vi er den gjennomsnittlige varmekapasiteten til den i-komponenten i isobariske prosesser.
Bytt ut uttrykkene ovenfor med den opprinnelige formelen:
og utfør følgende transformasjoner: vi deler begge deler med m CM (i dette tilfellet, på høyre side får vi ), åpne parentesene og ta den konstante verdien T 0 ut av sumtegnet:
Hvis vi tar i betraktning det, vil formelen ha formen etter reduksjon av lignende termer
Vi finner trykket til blandingen fra tilstandsligningen for en ideell gass:
Tenk deg mentalt at dannelsen av blandingen foregår i to trinn. I det første trinnet blir skilleveggene mellom komponentene elastiske og godt varmeledende. Deretter, som et resultat av at deformasjoner og varmeoverføring går på en reversibel måte, blir temperaturen og trykket til komponentene utjevnet (de blir lik p CM og T CM) og volumene av gasser endres. Entropien til en slik tilstand vil være
På det andre trinnet fjernes partisjonene. Da, som et resultat av diffusjon, vil hver gass spre seg gjennom volumet, og hver komponent vil ha parameterne T CM og p i = r i × p CM , hvor r i er volumfraksjonen av komponenten. I dette tilfellet kan entropien til en blanding defineres som summen av entropiene til komponentene:
Sammenligning av disse formlene lar oss finne økningen i entropi fra irreversibilitet:
som gjør det enkelt å finne ytelsestap
Dl = T 0 × Ds
Hvis det for eksempel er nødvendig å separere blandingen i separate komponenter, vil dette kreve minst arbeidet Dl.
2. Blanding av gassstrømmer er en måte å kontinuerlig oppnå blandinger på. Flere gassstrømmer sendes til én utløpskanal. La M i gass strømme gjennom den i-te kanalen, kg/s, med parameterne pi og Ti. Da vil den volumetriske strømningshastigheten til denne strømmen være
og hastigheten
Når strømmene blandes, er hastighetene til gassene lave og skiller seg lite fra hverandre. Derfor kan forskjellen i gasshastigheter neglisjeres og det kan antas at trykket pi for gassene er praktisk talt like og lik p SM.
Ved konstant trykk og ingen ekstern varmeoverføring vil følgende entalpibalanse finne sted:
Siden for en ideell gass h \u003d c p × (T - T 0), kan formelen ovenfor også skrives som følger:
Hvor ; c pi er den gjennomsnittlige isobariske varmekapasiteten til den ith-komponenten.
Gjennomføring av transformasjoner som ligner på de forrige, får vi
Nå kan du finne den volumetriske strømningshastigheten til blandingen og dens hastighet i utløpskanalen med delen F UT.
For å avsløre funksjonene til tilstandene til fuktig luft, la oss mentalt utføre følgende eksperiment. La oss legge en liten mengde vann i et lukket volum med tørr luft. Som et resultat av dens fordampning dannes det en blanding, som kalles fuktig luft. Hvis litt mer vann tilsettes, vil konsentrasjonen og partialtrykket til dampen øke etter fordampning. Dette vil imidlertid kun observeres inntil det oppstår en dynamisk likevekt mellom damp og væske, dvs. til dampen i blandingen blir mettet med en trykk-pH.
Med tilstrekkelig nøyaktighet for praksis, blir begge komponentene av fuktig luft tatt som en ideell gass. Som for enhver gassblanding, i dette tilfellet bestemmes trykket til blandingen av summen av partialtrykkene: p SM = p SV + p P.
Vanligvis må man forholde seg til atmosfærisk fuktig luft, da er p CM lik barometertrykket B, dvs. p SV + + p P \u003d V.
Massen av damp som finnes i 1 m 3 fuktig luft kalles absolutt fuktighet. Absolutt fuktighet er lik tettheten av damp i fuktig luft. Maksimal absolutt fuktighet for mettet fuktig luft r" = 1/v".
Relativ fuktighet er forholdet mellom absolutt fuktighet og maksimalt mulig under de samme forholdene: j \u003d r P / r ".
Ved å bruke den ideelle gassligningen for tilstanden for dampkomponenten kan vi skrive
Relasjonen oppnådd blir ofte tatt som definisjonen av j. Vanligvis er verdien av j ikke uttrykt i brøker, men i prosenter. Den relative fuktigheten til mettet luft er 100 %. Verdien av j måles ved hjelp av psykrometre eller hygrometre.
Det enkleste psykrometeret består av to alkoholtermometre, det ene er et vanlig tørrtermometer, og det andre har en fuktighetsanordning. Temperatursensoren til den våte pæren er pakket inn i bomullsklut, som er i et kar med vann. Fordampningshastigheten av fuktighet øker når den relative luftfuktigheten avtar. Fordamping av fuktighet forårsaker avkjøling av objektet som fuktigheten fordamper fra. Når temperatursensoren til det våte termometeret avkjøles, avtar også fordampningshastigheten av fuktighet inntil dynamisk likevekt er nådd ved en viss temperatur - mengden fordampet fuktighet tilsvarer mengden kondensert fuktighet. Dermed vil temperaturen på den våte pæren gi informasjon om luftens relative fuktighet. Termometre har presise graderinger med en delingsverdi på 0,2–0,1 grader. En psykometrisk tabell kan inkluderes i utformingen av enheten for enkel bruk.
Massen av fuktig luft inneholdt i et visst volum V , bestemt av summen av massene av tørr luft og damp
m BB \u003d m C B + m P.
Etter å ha delt denne formelen med V, får vi
r BB \u003d r C B + r P.
Ved å bruke tilstandsligningen for tørr luft og de ovennevnte sammenhengene finner vi
Vi erstatter de funnet verdiene i formelen for tettheten av fuktig luft, og etter enkle transformasjoner får vi:
Merk nå at RB< R П, значит (1/R B – 1/R П) >0. Verdien av B/(R B ×T) er lik tettheten til tørr luft ved barometertrykk. Da følger konklusjonen av den siste formelen: tettheten til fuktig luft er mindre enn tettheten til tørr luft ved samme (vanligvis barometriske) trykk. Riktignok er forskjellen i tettheter liten, derfor, i tekniske beregninger, tas vanligvis r BB \u003d r C B, selv om om nødvendig kan mer nøyaktige beregninger utføres ved å bruke det sistnevnte uttrykket.
I praktiske beregninger er fuktighetsparameteren, kalt fuktinnholdet d, mye brukt. Per definisjon er fuktighetsinnhold mengden fuktighet eller damp, kg (g), per kilo tørr luft:
For et volum V er mengdene m P = V × r P, m SV = V × r SV. Deretter
Forholdet R CB / R P = 0,622, så vi har endelig
En viktig parameter for fuktig luft er dens entalpi, som er summen av entalpien til tørr luft og entalpien til dampen i blandingen:
H \u003d H CB + H P \u003d c R CB × t + d × (h "+ r + c R P × (t - t N)).
Analytiske forbindelser mellom t, j, d og H er ganske komplekse og ofte ikke-algebraiske. Derfor er løsningen av mange problemer vanskelig og krever iterative metoder. For å forenkle og lette beregningene brukes et spesielt H–d diagram, bygget for et trykk på B = 745 mm Hg. Kunst. basert på metningstabeller og formler ovenfor. Dette diagrammet er bygget på et skrå rutenett av koordinater:
Diagrammet viser et rutenett av linjer j = const, et rutenett av isotermer t = const, og linjene H = const rettet i en vinkel på 45° til vertikalen. Tilstedeværelsen av disse rutenettene lar oss finne et punkt på diagrammet ved hjelp av to gitte parametere fra listen t, j, d og H, og derav de to andre ukjente parameterne.
I mange tekniske enheter, for eksempel i dampstråler, blandedampvarmere, etc., utføres adiabatisk (uten ekstern varmeveksling) blanding av vanndampstrømmer, som et resultat av at parametrene til dampen til de første strømmene gjennomgår Endringer.
Så la to (for enkelhets skyld) dampstrømmer med massestrømningshastigheter M 1 og M 2 og dampparametere p 1 , v 1 , t 1 , h 1 , s 1 og p 2 , v 2 , t 2 , h 2 , s 2 blandes i kammeret og la det stå med parameterne p CM, v CM, t CM, h CM, s CM. Det er nødvendig å bestemme parametrene til blandingen.
Det er klart at massestrømningshastigheten til utgangsstrømmen vil være M CM = = M 1 + M 2, og massefraksjonene g 1 og g 2 er et par av de tilsvarende strømmene
Problemet som stilles er ganske enkelt å løse ved å bruke h–s-diagrammet for vann og damp. Gitt parametrene p 1, t 1 og p 2, t 2 på diagrammet, finner vi punktene 1 og 2. Hvis blandingsprosessen skjer på en reversibel måte, vil den spesifikke entropien til blandingen s CM , som en additiv mengde, vil bli bestemt av summen s CM \u003d g 1 × s 1 + g 2 × s 2 , som gjenspeiler reversibilitetstilstanden:
Vi finner parametrene til den resulterende blandingen ved å koble punktene 1 og 2 og bestemme posisjonen til punkt 3 i forhold til segmentene l 13 og l 32, hvis lengde bestemmes av relasjonen
La oss bevise at en slik andel tilfredsstiller både reversibilitetsbetingelsen og varmebalanseligningen h CM = g 1 × h 1 + g 2 × h 2.
Likheten til trekantene 1a3 og 3b2 innebærer en enkel relasjon
hvor vi kommer fra
h 3 × g 1 - h 1 × g 1 \u003d h 2 × g 2 - h 3 × g 2.
h 3 × (g 1 + g 2) = h 1 × g 1 + h 2 × g 2.
Ho g 1 + g 2 = 1, altså
h 3 \u003d h SM \u003d h 1 × g 1 + h 2 × g 2.
Tilsvarende kan man ved å analysere sammenhengene mellom segmentene l 1 a og l 3 b sikre at reversibilitetstilstanden også blir observert.
I virkeligheten er blandingsprosessen en irreversibel prosess, og i samsvar med termodynamikkens andre lov er entropien til blandingen større enn entropien til begge strømmene før blanding:
s CM = g 1 × s 1 + g 2 × s 2 + Ds
Vanligvis er damptrykkene ved inn- og utløpene til blandekammeret veldig nære og kan betraktes som de samme, dvs. punktene 1, 2 og 3 H ligger på samme isobar:
Hvis imidlertid varme tilføres eller fjernes under prosessen med slik blanding, vil entalpien og entropien til blandingen i tillegg endres. Siden varmeoverføring her utføres ved p=const, vil entalpiverdien endres med mengden varme som er involvert i varmeoverføring, Dh = q:
Denne metoden lar deg bestemme parametrene for blandingens tilstand og når du blander flere dampstrømmer. I dette tilfellet bestemmes tilstanden til dampen først når du blander to strømmer, deretter på samme måte når den resulterende blandingen blandes med den tredje strømmen, etc.
Massefraksjonene til hver av komponentene i enhver blanding bestemmes av verdiene for massestrømningshastighetene M 1 og M 2 til den første og andre strømmen. Fuktighetsinnhold d og entalpi h er additive parametere, så vi kan skrive
d CM = g 1 × d 1 + g 2 × d 2 og h CM = g 1 × h 1 + g 2 × h 2 = g 1 × h 1 + (1 - g 1) × h 2,
siden g 1 + g 2 = 1.
Verdiene d 1 , d 2 , h 1 , h 2 kan bestemmes fra h–d-diagrammet for de gitte temperaturene t 1 og t 2 og relativ fuktighet j 1 og j 2:
På diagrammet, i tillegg til punktene 1, 2 og 3, som gjenspeiler parametrene til hver av strømmene og den resulterende blandingen, er punktene 4, 5 og 6 plottet, som er nødvendige for videre resonnement.
Blandingsparametere kan bestemmes uten å ty til beregninger. For å gjøre dette, tegn en rett linje gjennom punkt 1 og 2 og finn posisjonen til punkt 3 ved å bruke den tidligere oppnådde relasjonen
La oss utføre de enkleste transformasjonene ved å erstatte verdien h SM:
Det gjenstår å bevise at med en slik inndeling av segmentet 1–2 vil verdien av d CM også bestemmes riktig. For å gjøre dette skriver vi forholdene mellom sidene til de valgte trekantene og høydene deres, gitt at disse høydene bestemmes av forskjellene i fuktighetsinnhold d:
Herfra finner vi
g 2 × d 2 - g 2 × d CM = g 1 × d CM - g 1 × d 1.
d CM × (g 1 + g 2) \u003d g 1 × d 1 + g 2 × d 2; d SM \u003d g 1 × d 1 + g 2 × d 2.
Den siste formelen tilsvarer fullstendig additivitetsegenskapen.
Kapittel 9. Generell informasjon om blanding av gasser.
Mål og mål for kapitlet:
Lær om brannsikkerhetsregler når du arbeider med oksygen
Lær om reglene for håndtering og arbeid med oksygen
Lær om bruken av "40 %-regelen"
Lær om de forskjellige gassblandingssystemene.
Nye termer i dette kapittelet.
Brannfarlig (brennbar) trekant
Oksygenkompatibelt smøremiddel
Adiabatisk oppvarming (dieselprosess)
oksygenrensing
40 % regel
Delvis trykkblanding
Konstant flytblanding
Absorpsjon med periodisk rengjøring av absorbenten
membranseparasjon.
Som dykker som bruker anrikede blandinger i dykkene sine, bør du kunne få tak i disse blandingene. Du trenger ikke vite hvordan du tilbereder nitrox selv, men du bør ha forståelse for hvordan de tilberedes og være klar over rengjøringskravene til utstyret ditt når du bruker nitrox. Noen av de mest brukte anrikningsmetodene er gjennomgått i dette kapittelet og deres fordeler og ulemper diskuteres. Blandingen du puster inn må ha riktig oksygeninnhold.
1. Håndtering og arbeid med oksygen.
Oksygen er en fantastisk gass. Han kan være både en venn og en fiende. Ved blanding av gasser for dykkebruk, må operatøren oppnå passende oksygeninnhold i høytrykksblandingen. Dette kan gjøres ved å blande rent oksygen med nitrogen eller luft, eller ved å fjerne noe av nitrogenet fra luften. Hovedproblemet med å blande høytrykksoksygen er brannfare. Alt som ikke er fullstendig oksidert - som betyr nesten hva som helst - vil brenne i høytrykksoksygen når en tennkilde er tilstede. Det er en viss risiko ved håndtering av blandinger, men det er mye større risiko ved håndtering av rent komprimert oksygen. En dykker som bruker anrikede blandinger trenger ikke å kunne håndtere rent oksygen, men han bør ha en viss forståelse av de tilknyttede risikofaktorene ettersom oksygen brukes etter hvert som dykkerens aktiviteter blir mer komplekse og utvidet.
2. Brannfarlig (brannfarlig) trekant.
For å forhindre brann er det nødvendig å vite hvilke ingredienser som forårsaker og opprettholder en brann. Disse komponentene er vist i figuren.
i form av den såkalte «brennbare eller brannfarlige trekanten». Brann er en rask kjemisk reaksjon mellom drivstoff og oksygen (oksidasjonsmiddel) som bare kan oppstå i nærvær av en tennkilde (varme). Oksidasjon kan foregå uten antennelse, som for eksempel i prosessen med å ruste. Brann oppstår når det er en antennelseskilde (varme). Etter tenning, under den kjemiske reaksjonen av forbrenning, frigjøres energi (varme), som støtter videre forbrenning. Hvis vi fjerner en av bestanddelene (drivstoff, oksygen, antennelseskilde), kan det ikke oppstå brann. Hvis derfor ikke alle tre komponentene er tilstede samtidig, vil antennelse forhindres. Hvis flammen allerede eksisterer, vil fjerning av en av komponentene føre til at flammen dør ut. Dette er det grunnleggende om brannslukkingsteori. Et annet viktig poeng er at brannen må spre seg for å opprettholde sin eksistens. Noen ganger blir ønsket om å spre ild til og med lagt til som en annen komponent i "trekanten" ovenfor.
3. Oksygen.
I situasjonene diskutert nedenfor er oksygen tilstede i konsentrasjoner som er større enn konsentrasjonen i luft. Dette betyr at oksidasjonsmidlet i den "brennbare trekanten" alltid er tilstede som standard og ikke kan fjernes fra denne "brannformelen". Alle vet at atmosfærisk oksygen, under passende omstendigheter, kan delta aktivt i forbrenningsreaksjonen, så det bør ikke være overraskende at en høyere konsentrasjon av det bare kan øke risikoen. Videre må det huskes at et økt oksygeninnhold i luften betyr et redusert innhold av en inert gass. Av denne og noen andre grunner avhenger ikke forbrenningsintensiteten lineært av oksygenprosenten. Det avhenger både av prosentandelen (andelen) av oksygen i blandingen og av dens partialtrykk, og øker betydelig med en økning i disse parameterne.
4. Drivstoff.
I dette avsnittet vil vi snakke om drivstoffet som er tilgjengelig i gasssystemet som gir bruk av gass for å puste. Ved høyt oksygentrykk, i tilfelle brann, kan selve systemet bli et drivstoff for en kjemisk reaksjon, men noe lettere brennbart må til for å starte en brann. Det kan være en separat del av systemet, løsemiddel, smøremiddel, myke komponenter i systemet (gummi, plast).
Noen typer drivstoff tilgjengelig i gasssystemer kan være praktisk talt ikke-brennbare under normale forhold og svært brennbare i oksygenanrikede miljøer. Disse typer drivstoff inkluderer silikonfett, silikongummi, neopren, kompressorsmøremidler, plast- og metallspon og grader, organisk materiale og materialer, støv av forskjellig art, til og med fett på bøylen. Det kanskje farligste drivstoffet er smøremidler. Det er en vanlig misforståelse at silikon (kanskje på grunn av det eksotiske navnet) er trygt når det brukes med oksygen. Det er det faktisk ikke. Det finnes spesielle oksygenkompatible smøremidler som Christo-lube, Krytox, Halocarbon. Det er disse selvsmørende midlene som bør brukes i et oksygenanriket miljø.
5. Tenning.
Noen antennelseskilder er åpenbare, men de fleste av dem er utenfor gasssystemet og er ikke vurdert her. De to viktigste antennelseskildene i et system er friksjon og komprimering av gassen når den passerer gjennom systemet. Begrepet "friksjon" brukes her i en generell betydning: i betydningen tilstedeværelsen av partikler i gasstrømmen eller i betydningen bevegelsen av selve gasstrømmen og dens kollisjon med hjørnene av gassrørledninger eller andre hindringer . Et annet fenomen - det samme som får sylinderen til å varmes opp - kan også forårsake brann (hvis det frigjøres tilstrekkelig mengde varme). Dette er den samme effekten som tenner drivstoffet i en dieselmotor uten tennplugg. Denne effekten kalles "adiabatisk oppvarming (dieselprosess)".
Brå åpning og lukking av sylinderventilen under gasskompresjon kan føre til en temperaturøkning til antennelsespunktet, og hvis det er forurensninger i gasstrømmen, selve antennelsen. Derfor bruker ikke kompressorene hurtigskifteventiler ("kuleventiler").
6. Bruk av oksygensystemer.
Det viktige poenget i dette kapittelet er at risikoen ved håndtering av oksygen kan minimeres ved å følge visse regler i systemdesign og håndtering. Spesielt er det viktig å unngå skarpe hjørner og hurtigskifteventiler og å bruke passende materialer. Metallene som brukes til å lage luftsystemer er også egnet for å lage oksygensystemer. Når det gjelder de "myke delene", som pakninger, fleksible ledd, membraner, må de byttes ut med oksygenkompatible. I noen tilfeller er hovedkriteriet mindre brennbarhet i oksygen, men i de fleste tilfeller økt motstand mot oksygen under høyt trykk. Spesielle sett er tilgjengelige for å konvertere luftutstyr til utstyr for bruk av nitrox.
Spesielt er det nødvendig å utføre riktig rengjøring av utstyret og holde utstyret rent, bruke passende smøremidler, håndtere gasser for ikke å forårsake antennelse, åpne ventiler sakte og jevnt.
7. Rengjøringsutstyr for bruk med oksygen. Noen betraktninger angående rengjøring av utstyr.
Konseptet "oksygenrensing" forårsaker en viss forvirring i rekreasjonsdykkernes rekker. Årsaken er at det ikke er helt klart om utstyr må rengjøres for bruk med blandinger som inneholder 21 % til 40 % oksygen. Dette problemet går dypere: det er ingen utviklet og standardiserte industriprosedyrer for håndtering av blandinger som inneholder en mellomliggende mengde oksygen i området 21 % (luft) til 100 % (rent oksygen). Standarder eksisterer bare for håndtering av rent oksygen; Derfor er enhver blanding som inneholder mer enn 21 % oksygen, i forhold til eksisterende standarder, ekvivalent med rent oksygen. Derfor, for å utføre alle operasjoner i samsvar med industristandarder, er det nødvendig å behandle enhver anriket blanding som rent oksygen.
Compressed Gas Association (CGA), National Fire Protection Association (NFPA), NASA og en rekke andre organisasjoner anbefaler at gasser i mellom konsentrasjoner behandles som rent oksygen. Dette betyr ikke at de har utført noen studier i dette konsentrasjonsområdet. Dette viser bare at det ikke finnes industrielt utviklede og aksepterte normer, og disse organisasjonene foretrekker å ta et konservativt standpunkt. På den annen side har den amerikanske marinen utviklet prosedyrer som sier at blandinger opp til 40 % oksygen kan behandles som luft for håndteringsformål. Ingen testresultater har blitt publisert som indikerer at denne konklusjonen er sann, men denne tilnærmingen har vært praktisert i mange år, og det har ikke vært rapportert om hendelser relatert til dette problemet. NOAA har tatt i bruk denne konsentrasjonsgrensen ved drift med anrikede blandinger; NAUI, generelt, også, med noen begrensninger.
Rengjør trykkluft.
En annen forvirring oppstår i forhold til begrepet "ren luft". De forskjellige "gradene" av pustegassrenhet som brukes av forskjellige foreninger og organisasjoner (CGA, US Navy) er forvirrende når det kommer til anriket gassrenhet. Standardene tillater noe oljedamp (hydrokarboner) i trykkluften (typisk 5 mg/m3). Denne mengden er trygg fra et pustesynspunkt, men kan være farlig fra et brannsynspunkt ved arbeid med komprimert oksygen.
Det er således ingen generelt aksepterte og vedtatte gradasjoner av luftrenhet som bestemmer dens egnethet for blanding med rent oksygen. Lovgivere om industristandarder har blitt enige om at nivået av hydrokarboner er i størrelsesorden 0,1 mg / cu. m kan anses som akseptabel for luft, som "må blandes ytterligere med oksygen". I løpet av de siste årene har filtersystemer (bildet) blitt tilgjengelige for å produsere trykkluft som oppfyller disse kravene. Kompressorer som hindrer luft i å komme i kontakt med smøremiddelet gjør selvfølgelig en bedre jobb, men de er betydelig dyrere En formalisert tilnærming til oksygenrensing.
Uttrykket "oksygenrengjøring" høres skummelt ut også av den grunn at den industrielle implementeringen krever overholdelse av ganske strenge prosedyrer. Disse periodisk utførte prosedyrene publiseres av CGA og andre organisasjoner. De er designet for å opprettholde sikkerheten når du arbeider med komprimert oksygen.
NAUI sier at alt utstyr beregnet for bruk med rent oksygen eller blandinger som inneholder mer enn 40 % oksygen ved trykk større enn 200 psi (omtrent 13 atm) må være oksygenkompatibelt og renset for bruk med oksygen. Sylinderen, første trinn av regulatoren og alle slanger må rengjøres. Noen utstyrsdeler kan konverteres til å fungere med disse blandingene ved å bruke komponenter fra spesialsett.
8. Ikke-formalisert tilnærming til oksygenrensing: "40%-regelen"
Til tross for mangelen på formell testing, har den såkalte "40%-regelen" blitt brukt ganske vellykket i dykkerindustrien, og anvendelsen har ikke avdekket noen problemer. Tallrike branner i dykkerblandingssystemer har oppstått, men ble forårsaket av høyere oksygenkonsentrasjoner.
NAUI godtar denne regelen, men krever at utstyr rengjøres med oksygen og at det brukes oksygenkompatible smøremidler. Denne tilnærmingen er mindre streng enn den formelle, men når den gjøres riktig, er den veldig effektiv. Rengjøring må utføres av kvalifiserte teknikere.
Utstyret må rengjøres for all synlig smuss og fett, deretter børstes eller rengjøres ultralyd med et sterkt rengjøringsmiddel i varmt vann. Gode flytende rengjøringsmidler til hjemmebruk som Joy. Renslighet bør ikke være dårligere enn det som forventes av tallerkener og sølvbestikk. Etter tørking må de myke komponentene erstattes med oksygenkompatible, hvoretter utstyret smøres med et oksygenkompatibelt smøremiddel.
Etter rengjøring skal utstyret kun brukes til rike blandinger og må ikke brukes med trykkluft, ellers må det rengjøres på nytt.
9. Tilberedning av anrikede blandinger.
Den tradisjonelle ordningen for å bygge et gassblandingssystem er basert på å tilføre oksygen til luften på en eller annen måte. Nylig utviklet og gjort tilgjengelig er to nye metoder som beriker luften på en annen måte – ved å fjerne nitrogen. I dette avsnittet vil 3 metoder med tilsetning av oksygen bli vurdert: blanding etter vekt, blanding av partialtrykk, blanding med konstant strømning; og 2 nitrogenfjerningsmetoder: absorpsjon med periodisk rensing av absorbenten, membranseparasjon (Ballantyne og Delp, 1996).
Typen gassblandingssystem som brukes er viktig for sluttbrukeren ved at det bestemmer sylinderfyllingsprosedyrer og rekkevidden av mulige oksygenkonsentrasjoner i den resulterende blandingen.
Blanding av gasser etter vekt.
Den enkleste og mest pålitelige metoden for å oppnå blandinger som er nøyaktige i sammensetningen er å kjøpe ferdige blandinger. Industrielle gassprodusenter blander vanligvis rent oksygen og rent nitrogen i stedet for rent oksygen og luft.
Gassene blandes etter vekt. Dette gjør det mulig å ignorere mange anomalier i oppførselen til gasser forårsaket av deres forskjell fra ideelle og gir en svært nøyaktig gasssammensetning av blandinger. Blanding kan gjøres i flasker, bokser med flasker eller tanker. Det er nødvendig å ha nøyaktige vekter, som er svært kostbare, siden de må kunne måle små endringer med stor vekt. Denne metoden for å blande gasser er den mest nøyaktige, og de resulterende blandingene blir nøye analysert for samsvar med den faktiske sammensetningen av den deklarerte. Ved formulering av slike blandinger er industribedriften tvunget til å bruke rent oksygen, men blandingsforhandleren kan unngå dette. Denne metoden er ganske dyr, og kostnadene økes av det faktum at beholderne for lagring av blandingene tilhører leverandøren av blandingene, og derfor leies av selgeren av blandingene.
Blande partialtrykk.
Som navnet på metoden sier, er den basert på forholdet mellom partialtrykk. Teknikeren fyller sylinderen med en forhåndsbestemt mengde oksygen (som måles ved trykk), og fyller den deretter med ultraren luft til ønsket slutttrykk. Oksygen pumpes først når sylinderen fortsatt er tom, noe som reduserer brannfaren ved prosedyren, siden det ikke er behov for å manipulere oksygen ved fullt trykk i den fylte sylinderen. Siden det brukes rent oksygen, må hele systemet, inkludert sylinderen som fylles, være oksygenkompatibelt og rengjort. Siden trykket er temperaturavhengig og ballongen varmes opp under fylling, må du enten la ballongen kjøle seg ned eller ta hensyn til temperaturens effekt når du måler trykket. Siden den endelige justeringen av sammensetningen ofte utføres etter den endelige avkjølingen av sylinderen, tar hele prosessen med å tilberede blandingen ganske lang tid. Denne prosessen kan også brukes til å fylle en beholder med en blanding av en kjent sammensetning til en blanding av samme eller en annen definert sammensetning.
En kompressor for blanding ved denne metoden er ikke nødvendig hvis luften tilføres med et trykk som er tilstrekkelig til å fylle dykketanker uten ekstra kompresjon. For å maksimere bruken av fyllesylinderbanken brukes den såkalte "kaskadeteknologien", som består i at fyllesylinderen med lavest trykk brukes først, hvoretter sylinderen med høyest trykk blir brukt. brukt, og så videre. Noen ganger kalles selve metoden "kaskadeblandingsmetoden".
Kompressorer brukes også ofte i denne metoden. De må ikke bruke oljesmøring eller må gi luft med ultrahøy renhet egnet for blanding med oksygen. En annen måte å pumpe luft inn i en sylinder er å bruke en pneumatisk pumpe som komprimerer luft i et sett med sylindere med forskjellige diametre, hvis stempler er koblet til en kamaksel. Brann av de mest populære modellene - Haskel.
Deltrykksblanding er veldig populært blant dykkesentre, som tilbereder mange forskjellige blandinger i små volum for ulike rekreasjons- og tekniske dykkeformål, inkludert blandinger med et oksygeninnhold på mer enn 40 %. I dette tilfellet er en betydelig del av kostnadene for systemet en høypresisjons trykkmåler. I dette tilfellet er bruken av en pneumatisk pumpe veldig effektiv. Denne metoden brukes på avsidesliggende dykkesteder. Fordi oksygen tilsettes ved lavt trykk, renser noen teknikere ikke oksygenflasker. Denne praksisen bør unngås: sylinderen bør alltid rengjøres for bruk med oksygen.
10.Blanding med konstant flyt.
Denne metoden (også kalt ambient air loading metode) ble utviklet av NOAA (1979, 1991) og er den mest brukervennlige metoden (Fig. 9-7). I denne metoden tilsettes oksygen ved lavt trykk til innløpsluftstrømmen som kommer inn i kompressoren med høy grad av oljedampfjerning. Utgangsstrømmen analyseres kontinuerlig for sammensetning, og resultatet av denne analysen brukes til å justere oksygenblandingen til inngangsstrømmen tilsvarende. Utløpsstrømmen kan omgå rekken av fyllesylindere mens blandingen justeres. Når blandingen er pumpet inn i påfyllingssylindrene, kan den overføres til dykkesylindrene ved bypass eller ved hjelp av en luftpumpe. I et konstantstrømsanlegg kan et absorpsjonsundersystem med periodisk rensing av PSA-absorbenten også brukes som oksygenkilde.
Det er en annen klasse av konstantstrømsinstallasjoner som leverer luft til en kommersiell dykker gjennom en lufttilførselsslange. Slike installasjoner har midler for å overvåke konstansen i blandingens sammensetning - forskjellige strømningsmålere og regulatorer. Utløpstrykket deres er vanligvis i området under 200 psi (13 atm).
11. Absorpsjon med periodisk rengjøring av absorbenten (PSA).
Denne metoden er basert på bruk av et materiale som kalles "molekylsil" - et syntetisk porøst leirelignende materiale, hvis porer gir et veldig stort overflateareal. Denne overflaten adsorberer gasser ("adsorbere" betyr "absorbere på overflaten"). Nitrogen adsorberes raskere enn oksygen, så luften som passerer gjennom adsorbenten blir rikere på oksygen (nærmere bestemt fattigere på nitrogen). Det brukes to adsorberende plater, mellom hvilke luftstrømmen byttes. Når strømmen rettes til en plate, adsorberer den nitrogen, den andre platen på dette tidspunktet renses for tidligere adsorbert nitrogen. Da skifter platene roller.
Ved å endre trykket og frekvensen for rengjøring av platene, er det mulig å oppnå forskjellige verdier av oksygeninnholdet i utgangsblandingen. Maksimalt oppnåelig oksygeninnhold er 95 %, resten er argon. Argon oppfører seg i forhold til denne typen adsorbent nesten som oksygen (det vil si at det ikke er adsorbert), derfor vil det være inneholdt i utløpsblandingen i nesten samme forhold til oksygen som i innløpsluften. Dette argonet har ingen effekt på dykkeren.
Planter av denne typen krever ikke oksygen under høyt trykk, men de er komplekse og ganske dyre når det gjelder anskaffelse og vedlikehold; avløpet må pumpes inn i sylindrene ved hjelp av en oksygenkompatibel renset kompressor eller pneumatisk pumpe (bildet).
12. Membranseparasjon.
Denne metoden er basert på bruk av en membran som, når ren luft passerer gjennom den, passerer oksygenmolekyler bedre enn nitrogen. Utløpsblandingen anrikes dermed med oksygen, og oksygenkonsentrasjonen bestemmes av innløpsstrømmen. Den maksimalt oppnåelige verdien av oksygeninnhold i kommersielt tilgjengelige systemer er ca. 40 %. Den samme teknologien brukes forresten til å utvinne helium og i noen andre prosesser.
I likhet med PSA-enheter er det ikke nødvendig å bruke høytrykksoksygen. Avløpet må pumpes inn i sylindrene ved hjelp av en oksygenkompatibel renset kompressor eller pneumatisk pumpe. Membransystemer er ganske pålitelige og krever ikke mye vedlikehold, forutsatt at renheten til innløpsstrømmen er tilstrekkelig.
gasser arkiv
En gassblanding av hydrogen og oksygen, if deres massefraksjoner 1 og 2 er like henholdsvis ... parametere som karakteriserer individ egenskapergass, og er derfor... T=400 K. 8 KAPITTEL 1 MEKANIKKENS FYSISKE GRUNNLAG KAPITTEL 1 FYSISK GRUNNLAG FOR MEKANIKK...
Innledning 3 Kapittel 1 Forskere og deres oppdagelser
Avhandlingsabstrakt... kapitler. Introduksjon Kapittel 1: Forskere og deres funn. - The Priestley Experience Kapittel 2. Fotosyntesens historie. Kapittel 3: Viktigheten av fotosyntese i naturen. Kapittel... karbondioksid gass til oksygen. Karbonholdig gass nødvendig... elektrokjemisk potensial. Egenskaper thylakoid membran...
Slipp inn separate termostatbeholdere under samme trykk s det er gasser EN Og I tatt i mengder imol. Når disse karene kobles sammen, vil spontan blanding av gasser skje inntil en homogen sammensetning av gassblandingen er etablert gjennom hele systemets volum. Vi vil anta at de opprinnelige gassene og deres blandinger følger tilstandsligningene til ideelle gasser. Deretter, mens du opprettholder et konstant totalt gasstrykk s partialtrykk av gasser i den resulterende blandingen vil være lik
Når ideelle gasser blandes, er det ingen termiske effekter, så det er ingen varmeveksling mellom gassene og termostaten, og endringen i systemets entropi vil bli fullstendig bestemt av irreversibiliteten til prosessene inne i systemet.
For å finne den ønskede endringen i entropi, er det nødvendig å motvirke den beskrevne spontane prosessen med en mental likevektsovergang mellom de samme initiale og siste tilstandene til systemet.
For likevektsblanding av gasser bruker vi en spesiell hypotetisk enhet, analogt med en termostat kalt en kjemostat . Denne enheten består av en termostatstyrt sylinder utstyrt med et stempel som beveger seg uten friksjon; ved bunnen av sylinderen er det en membran som er selektivt permeabel bare for et gitt individuelt kjemisk stoff; sistnevnte skiller det individuelle stoffet som er lastet inn i kjemostaten fra den studerte blandingen av stoffer plassert i et annet kar. I motsetning til en termostat, designet for å opprettholde en gitt temperatur på en kropp nedsenket i den, eller for å varme eller avkjøle sistnevnte i en likevektsmodus, ved hjelp av en kjemostat, en viss verdi av det kjemiske potensialet til et gitt individuelt stoff i blanding av stoffer som studeres opprettholdes, samt en likevektstilførsel og fjerning av et stoff fra blandinger. Kjemisk potensial Jeg -gokjemisk komponent i en kjemostat er unikt bestemt av temperaturen T og trykk på stempelet. Ved å endre trykket på stempelet, er det mulig å endre retningen på overgangen til en gitt komponent gjennom den selektive membranen: hvis er det kjemiske potensialet til komponenten i blandingen som studeres, så ved , vil stoffet bli tilført til blandingen, ved vil den fjernes fra blandingen, og ved opprettholdes kjemisk likevekt mellom kjemostaten og blandingen. Kvasi-likevektsendringen i blandingens sammensetning tilsvarer diffusjonsoverføringen av et stoff gjennom membranen under påvirkning av en veldig liten forskjell i verdiene til det kjemiske potensialet på begge sider av membranen.
Det kjemiske potensialet til en ideell gass, uavhengig av om denne gassen er i en individuell tilstand eller i en blanding med andre ideelle gasser, uttrykkes ved en enkel relasjon, der s Jeg er enten trykket til en ren gass eller dens partialtrykk i blandingen. Derfor, når en ideell gass overføres gjennom en semipermeabel membran, er likevekten mellom blandingen og kjemostaten preget av likheten mellom trykket i kjemostaten og partialtrykket til gassen i blandingen.
Ris. 2.3. Likevektsblanding av to gasser ved bruk av kjemostater: en er den opprinnelige tilstanden til systemet; b– tilstanden til systemet etter isotermisk ekspansjon av gasser; V– slutttilstand etter blanding av gasser gjennom membraner; 1 – kjemostater for individuelle gasser A og B ; 2 - semipermeable membraner; 3 - beholder for likevektsblanding av gasser.
Likevektsblanding av ideelle gasser EN Og B vil bli utført i et termostatstyrt system bestående av to kjemostater av enkeltkomponenter EN Og B, koblet til det tredje karet - en samler av den resulterende blandingen, utstyrt, som kjemostater, med et bevegelig stempel (fig. 2.3).
La i det første øyeblikket kjemostatene inneholde henholdsvis mol av komponenten EN og mol av komponenten B under samme press s
; stempelet i blandingsoppsamleren er i nullstilling (volumet av gass under stempelet er null). Blandeprosessen utføres i to trinn. I det første trinnet utfører vi en reversibel isoterm ekspansjon av gasser EN Og B; mens trykket EN vi reduserer fra s
opp til innstilt trykk og trykk B henholdsvis fra s
før . Volumene som opptas av gasser i den første og andre kjemostaten vil endres fra til og fra til hhv. Arbeidet som gjøres av den ekspanderende gassen i den første kjemostaten er 
; i den andre 
. På det første trinnet utføres det totale arbeidet i vår hypotetiske enhet. Siden dens indre energi under den isotermiske utvidelsen av en ideell gass ikke endres, utføres det spesifiserte arbeidet på grunn av den tilsvarende varmeforsyningen fra termostaten. Derfor vil den reversible endringen i entropi i systemet være lik
På det andre trinnet av prosessen (faktisk blanding) passerer vi gasser fra kjemostater gjennom selektive membraner inn i blandingsoppsamleren ved synkronisert bevegelse av tre stempler. Samtidig opprettholdes et konstant trykk på hvert av stemplene, henholdsvis både i kjemostatene og i kollektoren, noe som sikrer likevektspassasje av gasser gjennom membranene (nærmere bestemt skapes det et trykk i kollektoren som er litt mindre enn s samtidig som en ikke-null drivkraft for diffusjon gjennom membraner opprettholdes). Reversibiliteten til blandingsprosessen i dette tilfellet sikres ved muligheten for en synkron endring i bevegelsesretningen til alle tre stemplene, noe som ville føre til en omvendt separasjon av blandingen i individuelle komponenter. Etter at operasjonen er fullført, vil blandingen åpenbart ta opp volum i oppsamleren.
Siden, når det gjelder ideelle gasser, er blanding ikke ledsaget av noen termisk effekt, er det ingen varmeveksling mellom enheten vår og termostaten i det andre trinnet av operasjonen, . Følgelig er det ingen endring i entropien til systemet på dette stadiet, .
Det er nyttig å verifisere ved direkte beregning at arbeidet til gassene i det andre trinnet er null. Det brukes faktisk arbeid på å flytte stempler i kjemostater, samtidig som samme mengde arbeid produseres i oppsamleren av gasser. Herfra.
Så den totale økningen i entropi ved blanding av gasser bestemmes av uttrykk (2.9), . Hvis, under likevektsvarianten av blanding, denne økningen er assosiert med omvendt tilførsel av varme og produksjon av en tilsvarende mengde arbeid 
, så med direkte (irreversibel) blanding av gasser, oppstår den samme økningen i entropi på grunn av generering inne i systemet; systemet fungerer ikke.
Etter substitusjon (2.8) kan uttrykk (2.9) skrives om som
. (2.10)
Denne relasjonen får en obligatorisk plass i termodynamikkkurs på grunn av dets tilsynelatende paradoks. Det er bemerkelsesverdig at for endringen i entropi (når man blander ideelle gasser!) Det spiller ingen rolle hva som er blandet med hva, og også ved hvilket trykk og temperatur. I hovedsak er her en uformell avledning av (2.10).
La oss supplere utledningen (2.10) med dens nyttige konsekvenser. Introduserer molfraksjonene til komponentene 
og vi får et uttrykk for endringen i entropi per 1 mol av den resulterende blandingen:
. (2.11)
Maksimum av denne funksjonen faller på den ekvimolare blandingen av gasser, 0,5.
Fra synspunktet til teorien om separasjon av blandinger av stoffer, er det av interesse å spore endringen i produksjonen av entropi når et tilstrekkelig stort antall mol av komponenten tilsettes B til en mol av komponenten EN. Forutsatt i (2.10) og , får vi
Ved derivering (2.12) brukte vi den matematiske representasjonen av den logaritmiske funksjonen
.
Formel (2.12) viser at den suksessive fortynningen av blandingen er ledsaget av en uendelig økning i entropi per mol av urenhetskomponenten.
Formel (2.10) gir integralverdien av entropitilveksten ved blanding av endelige mengder gass. For å komme frem til et kompakt differensialuttrykk lik formel (2.7) for varmeoverføring, modifiserer vi komponentblandingsmodellen (se fig. 2.4). Vi vil anta at blanding skjer gjennom en membran som er permeabel for begge komponentene, eller gjennom en tilstrekkelig smal ventil som skiller kar fylt med blandinger EN Og B annen sammensetning. Systemet er termostatstyrt, og konstant trykk opprettholdes i begge kar ved hjelp av stempler. s . Med en begrenset blandingshastighet kan sammensetningen av blandingen i hvert av karene anses som ensartet gjennom hele karets volum. Dermed ligner dette systemet på et varmevekslingssystem med en svakt ledende ledeplate.