Смесь идеальных газов, химически не взаимодействующих между собой, называется газовой смесью.
В соответствии с законом Дальтона:
Где Рn - давление смеси; Рk - парциальное давление k - го компонента смеси, равное давлению, которая имел бы данный компонент, если бы он занимал весь объем при температуре смеси; n - число компонентов смеси.
Уравнение состояния для k-го компонента смеси имеет вид:
А для смеси газов:
Где mk - масса k - го компонента; Rk - газовая постоянная k-го компонента.
Так как рассматривается равновесное состояние рабочего тела ла мы делаем вывод что температуры каждого газа из рассматриваемой смеси равны. В этом случае масса смеси газов равна на сумме масс каждого газа из смеси.
Исходя из вышеизложенного уравнение состояния смеси газов можно написать:
Откуда
Где gk = mk/mn - массовая доля k -го компонента смеси. Очевидно, что величина g = 1, тогда уравнение состояния для газовой смеси выглядит следующим образом:
Смесь газов выражают также через объемную долю
Где Vk - парциальный объем k - го компонента, т.е. т объем, который занимал бы компонент, если бы, имея температуру смеси, находился под давлением смеси.
Так как температура всех компонентов одинакова, то из уравнения состояния следует, что
А это значит что сумма парциальных объемов смеси газов равна объему, занимаемому смесью.
Пользуясь понятием парциального объема, уравнение состояния k - го компонента смеси можно записать:
Если известна плотность Рк каждого компонента смеси, то можно установить связь между массовыми и объемными долями газовой смеси:
Поделив числитель и знаменатель на V, получим:
Аналогично для объемных долей:
Где молярная масса k - го компонента определяется из формулы:
Кроме массовой и объемной долей пользуются понятием молярной доли, равный отношению числа молей этого газа К числу молей всех газов в смеси:
При известном химическом составе смеси выше приведенными формулами можно пользоваться для выполнения практических расчетах установок, где рабочая тело представляет собой смесь различных газов (например, В двигателях внутреннего сгорания, топках сушилок и т.п.).