Изменение давления в постоянном объеме после хим.реакции

[pyol]

Есть закон Шарля. При неизменных объеме и массе газа увеличение давления пропорционально увеличивает температуру и наоборот. Все понятно. Скажем мы взяли воздух с водяным паром к примеру: увеличили темп. - увеличилось давление, вернули температуру в исходное состояние - туда вернулось и давление. А предположим другая ситуация. У нас очень жесткий сосуд (не изменяющийся объем), абсолютно герметичный. В этом сосуде у нас находится, к примеру, топливо-воздушная смесь (скажем стехиометрическая). Давление в сосуде атмосферное, температура, скажем, 20 Цельсия. Потом мы каким-либо образом поджигаем эту смесь (путем внешнего нагрева или допустим у нас свеча туда вмонтирована). Происходит химическая реакция. Повышается температура - повышается давление. А вот теперь вопрос. Когда всё это дело остынет до первоначальных 20 градусов - Насколько будет сильно отличаться давление в этой абсолютно герметичной ёмкости от атмосферного (первоначального)? В случае если бы у нас был один и тот же газ - понятно, - без изменений. Но у нас же прошла хим. реакция, общая масса газа прежняя, но масса отдельных молекул изменилась. Скажем была одна тяжелая молекула, а появилось много легких. Это влияет как-то на итоговое давление?

[DimaM]

pyol в сообщении #1108410 писал(а):

Но у нас же прошла хим. реакция, общая масса газа прежняя, но масса отдельных молекул изменилась. Скажем была одна тяжелая молекула, а появилось много легких. Это влияет как-то на итоговое давление?

Слыхали что-нибудь про уравнение состояния газа (например, уравнение Клайперона-Менделеева для газа идеального)?

[Mihr]

Давление пропорционально не только температуре, но и количеству вещества. Во сколько раз изменилось количество вещества, находящегося в газообразной фазе, во столько же раз (в некотором приближении) изменилось и давление при возвращении системы к начальной температуре.

[pyol]

Да, с уравнением попытался этим сейчас разобраться... Короче понял из закона Авогадро, как и написано выше: масса вещества в жидком и газообразном состоянии до и после реакции не влияют на итоговое давление. Влияет количество вещества до и после в газообразном состоянии.
Но тут какая штука получается. Скажем у нас горит метан: 1 молекула метана взаимодействует с двумя молекулами кислорода (все 3 в газообразном состоянии), в результате хим. реакции получаем 1 молекулу углекислого газа и 2 молекулы воды. Вода при данной температуре будет стремиться выпасть в жидкое состояние. Остается 1 молекула метана.
Количество вещества в газообразном состоянии снизилось в 3 раза. То есть давление после сгорания упадёт ? Я в курсе конечно что температура перехода в пар тоже снижается от снижения давления. Но оно же так резко не просядет. Где-то я ошибаюсь?

[Mihr]

pyol в сообщении #1108505 писал(а):

Вода при данной температуре будет стремиться выпасть в жидкое состояние. Остается 1 молекула метана.
Количество вещества в газообразном состоянии снизилось в 3 раза. То есть давление после сгорания упадёт ?

Нужно много чего учитывать. Во-первых, сколько метана сгорело. От этого зависит, сколько выделилось тепла и какая температура установится в камере непосредственно после сгорания. Теперь нужно заглянуть в таблицу зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры. Зная давление насыщенных водяных паров, можно будет определить, сколько воды осталось в газообразном состоянии (в виде пара). Не исключено, что поначалу вся вода останется газообразной, и, следовательно, поначалу давление в камере возрастёт (так как в результате сгорания температура газа повысилась, а количество вещества не изменилось). Затем, по мере остывания камеры, сконденсируется влага и давление понизится. Если считать, что сконденсировалась почти вся образовавшаяся при сгорании вода, причём метан и кислород исчезли полностью, а других газов в камере не было, тогда получается, что после остывания камеры давление упадёт втрое по сравнению с первоначальным.
Но, скорее всего, сгорание происходит не в чистом кислороде, а в воздухе. Значит, есть ещё довольно много азота, и его количество до и после сгорания метана одинаково. Тогда, конечно, давление упадёт не в три раза, а в меньшее количество раз.
Вполне возможно также, что имеющиеся в камере количества метана и кислорода не находятся в отношении 1:2, так что после сгорания остаётся неиспользованный кислород (или неиспользованный метан). Всё это обязательно нужно учитывать.
Так что без чисел, в общем виде, решать такие задачи весьма утомительно. С конкретными количествами разобраться проще.

[pyol]

На самом деле меня больше интересовало за счет чего в большей степени происходит работа в бензиновых ДВС: то ли просто температура поднялась, а следом и давление, и пока не опустились в исходное состояние они совершают работу; то ли ещё какие-то факторы ещё влияют. Метан привел для упрощения. Теперь в целом всё понятно стало, спасибо.