Участник:Index/Газы

Уравнение состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Менделеева — Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

$pV=\nu RT$,

где

• $p$ — давление,
• $V$ — объём газа,
• $\nu$ — количество вещества в молях
• $R$ — универсальная газовая постоянная, R ≈ 8.314462618 Дж/(моль⋅К),
• $T$ — термодинамическая температура, Кельвин.

Связь с другими законами состояния идеального газа

В случае постоянной массы газа уравнение можно записать в виде:

$\frac{p\cdot V}{T}=\nu \cdot R,$

$\frac{p\cdot V}{T}=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}.$

Последнее уравнение называют объединённым газовым законом. Из него получаются законы:

$T=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}\Rightarrow p\cdot V=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$ — Изотермический процесс.

$p=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}\Rightarrow \frac{V}{T}=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$ — Изобарный процесс.

$V=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}\Rightarrow \frac{p}{T}=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$ — Изохорный процесс.

Газы

Газ	Описание	Удельная теплоемкость, Дж/(Кг·К)	Коэффициент теплоемкости	Молярная масса, г/моль	Цена за моль
Кислород ${\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$	Бесцветный газ без запаха. Люди должны дышать, чтобы оставаться в живых. Окислитель в большинстве реакций горения.	20	1.4	32	0
Азот ${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}$	Бесцветный газ без запаха. Сам по себе безопасен при вдыхании человеком. Необходим бля дыхания слаймолюдам и воксам.	30	1.4	28	0
Диоксид углерода $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$	Бесцветный газ без запаха. Выдыхается существами, дышащими кислородом. При высокой концентрации он становится токсичным для всех кроме дион.	30	1.3	44	0
Плазма $\mathrm{P}$	Розово-фиолетовый, легковоспламеняющийся, ядовитый газ. В присутствии кислорода загорается при воспламенители или температуре выше 100 °С. Этот газ жизненно важен для производственной и научной деятельности на борту станции.	200	1.7	120	0
Тритий $\mathrm{T}$	Зеленый, легковоспламеняющийся и радиоактивный при вдыхании газ. Горит в присутствии кислорода с выделением огромного количества тепла. Получается как побочный продукт при горении плазмы.	10	1.3	6	2.5
Водяной пар ${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$	Выглядит как белое облако, вода в газообразном состоянии. Не конденсируется в жидкую воду. Вреден для слаймолюдов.	40	1.33	18	0
Аммиак $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$	Тёмно-фиолетовый, зловонный газ. Ядовит и вреден в достаточно больших концентрациях. Побочный продукт неприятных биологических процессов, например, гниения тел. Может выделятся крысиным королём.	20	1.4	44	0.15
Оксид азот ${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$	Бесцветный газ без запаха. Также известный как «веселящий» или «сонный» газ, он действует как успокаивающее средство на всех, кроме слизней, и токсичен в очень высоких концентрациях. Это вещество выдыхается слизнями.	40	1.3	44	1
Фрезон $\mathrm{F}$	Синий газ, при вдыхании вызывает галлюцинации и рак. Используется в качестве промышленного хладагента. Некоторые используют его в рекреационных целях из-за его эйфорического эффекта, прежде чем их легкие замерзнут. Самый дорогой и следовательно эффективный для продажи в карго газ.	600	1.33	50	2.5

Реакции газов

Минимальные требования

Название	Требования	Температура	Эффект
Горение плазмы	Кислород + Плазма	Мин. 373.15К	Тритий + Диоксид углерода + Энергия
Горение трития	Кислород + Тритий	Мин. 373.15К	Водяной пар + Энергия
Охлаждение фрезона	Азот + Фрезон	Мин. 23.15К	Оксид азота - Энергия
Производство фрезона	Кислород + Азот + Тритий	Макс. 73.15	Фрезон + Азот
Реакция аммиака с кислородом	Кислород + Аммиак	Мин. 323.15К	Оксид азота + Водяной пар
Разложение оксида азота	Оксид Азота	Мин. 850К	Азот + Кислород

Горение плазмы

$\mathrm{P}+n{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\to s\mathrm{T}+(s-1)\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}+\mathrm{Q},(\text{min.T}=373.15\text{K})$

Перенасыщенность смеси:

Формула перенасыщенности: $s=\frac{\frac{m_O}{m_P}-32}{96-32}$, где $m_O$ - количество молей кислорода, $m_P$ - количество молей плазмы.

При верхнем пороге перенасыщения в пропорциях более 96, s = 1 и конечным продуктом становиться Тритий. При нижнем пороге перенасыщения в пропорциях менее 32, s = 0 и конечным продуктом становиться Диоксид углерода.

Экзотермическая реакция:

$\mathrm{Q}=80$ кДж/Моль

Зависимость от температуры:

При данной реакции трата происходит не 1 к 1, а с зависимостью от температуры реакции и соответственно со временем это соотношение будет меняться.

${\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}:{\mathrm{m}}_{\mathrm{P}}=\mathrm{n}\mathrm{(}\mathrm{T}\mathrm{)}:1$, где ${\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}$ - количество молей кислорода, ${\mathrm{m}}_{\mathrm{P}}$ - количество молей плазмы, $\mathrm{n}\mathrm{(}\mathrm{T}\mathrm{)}$ - это зависимость от температуры.

• При $\text{T}\le 1643.15\text{K}$: $n=1.4-\frac{T-373.15}{1643.15-373.15}$
• При $\text{T}>1643.15\text{K}$: $n=0.4$

Горение трития

$\mathrm{T}+{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\to {\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}+\mathrm{Q},(\text{min.T}=373.15\text{K})$

Если же низкое содержание кислорода (${\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}<{\mathrm{m}}_{\mathrm{T}}$) или недостаточная энергия (${\mathrm{Q}}_{\text{before}}<17875$), то частичная реакция..

Если же ${\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}>100*{\mathrm{m}}_{\mathrm{T}}$, то $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}={\mathrm{m}}_{\mathrm{T}}$, иначе $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}={\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}/100$, где $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}$ - количество сгораемого топлива в виде Трития. Кислород при этом не тратиться.

Иначе высокое содержание кислорода и достаточное количество энергии - полная реакция..

$\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}={\mathrm{m}}_{\mathrm{T}}$, где ${\mathrm{m}}_{\mathrm{T}}$ - начальное количество Трития. Тритий сгорает в количестве $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}*9/10$. Кислород же $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}$.

Экзотермическая реакция:

$\mathrm{Q}=35.5*\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}$ кДж/Моль. Если же при Полной реакции, то $\mathrm{Q}=35.5*\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}*10$ кДж/Моль.

Количество образования ${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$ равно количеству $\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{l}$.

Охлаждение фрезона

$\mathrm{F}+5{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\to {\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}-\mathrm{Q}$

От температуры зависит скорость протекания реакции:

• При $\text{T}\le 373.15\text{K}$: $scale=\frac{T-23.15}{373.15-23.15}$ (Скорость реакции линейно опускается до отметки 23.15К)
• При $\text{T}>373.15\text{K}$: $scale=1$ (Скорость реакции максимальна)

Эндотермические реакции:

$\mathrm{Q}=75$ кДж/Моль. В случае если $\text{T}>373.15\text{K}$, то домножается на энергетический модификатор, который определяется как $scale=\frac{T-23.15}{373.15-23.15}$. Модификатор не может превысить значение 10.

То есть при $\text{T}>373.15\text{K}$ отношение выделяемой энергии к количеству затрат по топливу линейно увеличивается с каждым градусом.

Производство фрезона

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}+8{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}+\mathrm{T}\to s9\mathrm{F}+(1-s){\mathrm{N}}_{\mathrm{2}},(\text{max.T}=73.15\text{K})$

Зависимость от температуры на конечный продукт: $\text{s}=\frac{\text{T}}{73.15}$.

Если держать температуру у отметки $\text{T}=73.15\text{K}$, то эффективность реакции будет максимальная. В ином случае за место Фрезона будет вырабатываться Азот. При самой низкой температуре ($\text{T}=23.15\text{K}$) эффективность будет составлять 32%.

Реакция аммиака с кислородом

$2\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}+2{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\to {\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}+3{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O},(\text{min.T}=323.15\text{K})$

Разложение оксида азота

$2{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\to 2{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}+{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}},(\text{min.T}=850\text{K})$