Создан заказ №1110036
15 апреля 2016
По зависимости давления насыщенного пара от температуры в тройной точке и значениям плотностей в жидком и твердом состоянии (кг/м3) вещества А с молярной массой М
Как заказчик описал требования к работе:
Задание: решить контрольную по химии, срок 2 дня, очень нужно! Расписывайте, пожалуйста, подробное решение для каждой задачи.
Фрагмент выполненной работы:
По зависимости давления насыщенного пара от температуры в тройной точке и значениям плотностей в жидком и твердом состоянии (кг/м3) вещества А с молярной массой М:
Построить график зависимости lnP от 1/Т;
Определить по графику координаты тройной точки;
Рассчитать средние теплоты испарения и возгонки;
Построить график зависимости давления насыщенного пара от температуры;
Определить теплоту плавления при температуре тройной точки;
Вычислить dT/dP для процесса плавления при температуре тройной точки;
Вычислить температуру плавления при давлении Р, Па;
Вычислить изменение энтропии, энергий Гиббса и Гельмгольца, энтальпии и внутренней энергии для процесса возгонки 1 моль вещества в тройной точке;
Определить число термодинамических степеней свободы для следующих температур и давлений: а) Т и Р тройной точки; б) нормальной температуры кипения и 1 атм; в) нормальной температуры кипения и Р тройной точки.
Решение:
Для фазовых переходов чистых веществ зависимость давления р (Па) от температуры Т (К) имеет вид
dpdT=∆HфпTфп∆Vфп
Где ΔНфп – теплота фазового перехода, Дж/моль; Тфп – его температура, К; ΔVфп – изменение мольного объема при фазовом переходе, м3/моль. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Интегрируя это уравнение, получаем:
lnp=B-∆HфпRT
где R – универсальная газовая постоянная, В – постоянная интегрирования.
1. Параметры полученного уравнения можно определить по графику зависимости lnp от 1/RT, который приведен ниже:
2. Решая систему уравнений, которыми были аппроксимированы данные по равновесию в обратно-логарифмических координатах, найдем в тройной точке:
lnp = 8,54341/RT = 0,000437 моль/Дж
откуда
р = 5133 ПаТ = 275 К
3. Как видно из графика, средняя теплота испарения составит 25216 Дж/моль, а средняя теплота возгонки составит 42012 Дж/моль.
4. Зависимость давления насыщенного пара от температуры показана ниже:
5. Теплоту плавления при известных значениях теплот испарения и возгонки можно найти, представив процесс как совокупность трех квазихимических «реакций» и соответствующих им тепловых эффектов:
Атв → Аж, ΔНпл
Аж → Аг, ΔНисп
Атв → Аг, ΔНвозг
Очевидно, что первая «реакция» получается при вычитании второй из третьей, т.е. их тепловые эффекты соотносятся как:
ΔНпл = ΔНвозг - ΔНисп
Подставляя, получаем:
ΔНпл = 42012 – 25216 = 16796 Дж/моль
Изменение мольного объема при плавлении составит
∆Vпл=Mρтв-Mρж=32×10-3825-32×10-3837=5,56×10-7 м3моль
6. При плавлении в тройной точке величина dT/dp составит:
dTdp=T3∆Vпл∆Hпл
где индекс 3 соответствует тройной точке. Подставляя все значения, получим:
dTdp=275×5,56×10-716796=9,103×10-9 КПа
7. Пользуясь этим значением можно приближенно определить температуру плавления Т при произвольном давлении р:
T=T3+dTdpp-p3
Подставляя значения для тройной точки, найдем, что при p = 300×105 Па температура плавления составит:
T=T3+dTdpp-p3=275+9,103×10-9×300×105-5133=275,27 К
8. Для вычисления изменений термодинамических функций в процессе возгонки 1 моль вещества в тройной точке, воспользуемся следующими соотношениями:
∆U=∆H-p∆V;
∆A=∆U-T∆S=∆G-p∆V
где ΔU – изменение внутренней энергии, ΔА – изменение энергии Гельмгольца.
Что касается прочих термодинамических функций, то ранее мы уже определили, что энтальпия возгонки ΔНвозг = 42012 Дж/моль. Энтропия фазового перехода (напр. возгонки) может быть вычислена как
∆Sвозг=∆HвозгTвозг=42012275=152,77 Джмоль×К
Наконец, если возгонка происходит в равновесных условиях, то ее энергия Гиббса ее нулю, что и подразумевается в выражении для энтропии.
Чтобы вычислить ΔU и ΔА определим ΔV. Ранее было показано, что в твердом состоянии мольный объем равен
Vтв=32×10-3837=3,82×10-5 м3моль
В газообразном состоянии, если газ идеальный, его можно определить по уравнению состояния идеального газа:
Vг=RTp
Подставляя условия (Т и р) для тройной точки, получим:
Vг=8,314×2755133=0,445 м3моль
Очевидно, что
∆V=Vг-Vтв=0,445-3,82×10-5≈0,445 м3 моль
Подставляя все известные теперь значения в формулы для ΔU и ΔА, получим:
∆U=∆H-p∆V=42012-5133×0,445=39727,82 Джмоль
∆A=∆U-T∆S=∆G-p∆V=39727,82-275×152,77=0-5133×0,445≈-2284 Дж/моль
Число степеней свободы, согласно правилу фаз, определяется как
С = К + 2 - Ф
где К – число компонентов в системе, Ф – число фаз. В нашем случае система однокомпонентная, т.е. К = 1. Что качается фаз, то а) в тройной точке сосуществуют 3 равновесные фазы, т.е. Ф = 3, следовательно С = 1 + 2 – 3 = 0; б) при нормальной температуре кипения и давлении 1 атм мы имеем дело с точкой на ветви диаграммы, соответствующей фазовому переходу жидкость – пар, т.е. имеются 2 равновесные фазы Ф = 2, С = 1 + 2 – 2 = 1; в) при нормальной температуре кипения и давлении тройной точки мы имеем дело с точкой, расположенной правее тройной, т.е. в области, соответствующей газообразной фазе. Фаза всего одна - Ф = 1, число степеней свободы С = 1 + 2 – 1 = 2
Задание 3:
Первый закон термодинамики...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
16 апреля 2016
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
По зависимости давления насыщенного пара от температуры в тройной точке и значениям плотностей в жидком и твердом состоянии (кг/м3) вещества А с молярной массой М.docx
2017-05-13 15:25
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Автор очень быстро выполнил работу, качественно, рекомендую всем!!! Спасибо большое
Хочешь такую же работу?
300 ₽
