Материал: 2018_02_15_01

Таблица 3.2

К построению графика в координатах lg P от 1/T для твердого

состояния вещества

Таблица 3.3

К построению графика в координатах lg P от 1/T для жидкого

состояния вещества

1. Построим график в координатах lg P от 1/T, подготовив для

этого данные (табл. 3.2 и табл. 3.3).

16

lg P

Y2

X2

Y1

X1

1/Т·10-2

Рис. 3.1. Зависимость графика в координатах lg P от 1/T

2. На графике положение тройной точки отмечено пунктиром (точка пересечения прямых).

Ее координаты: 1/T=0,694∙10-2, lg P = 4,02. Тогда: Tт.т=1/(0,694·10-2) = 144 K,

P= 104.02= 10471,29 Па.

3.Построим прямые на осях диаграммы и вычислим их параметры.

Сначала найдем наклон прямой, которая является границей между

жидким состоянием вещества и газообразным. Наклон прямой равен тангенсу угла а2 - отношению отрезков ∆ 1и ∆ 1:

Найдем наклон прямой, которая является линией равновесия между

твердым состоянием вещества и газообразным. Наклон прямой равен тангенсу угла наклона a1 - отношению отрезков ∆ 2и ∆ 2:

Отсюда теплота возгонки:

Дж

∆ возг = −2,3 · · = −2,3 · 8,31 · (−1515,2) = 28956 моль.

4. График зависимости давления насыщенного пара от температуры имеет следующий вид (рис. 3.2):

Рис. 3.2. График зависимости давления насыщенного пара чистого вещества от температуры

5. Теплота плавления вещества при температуре тройной точки является разностью теплот возгонки и испарения этого вещества:

∆ пл = ∆ возг − ∆ исп = 28956 − 19380 = 9576 мольДж .

6. Из уравнения Клапейрона-Клаузиуса следует, что:

= ∆ пл ,·

Перед расчетом нам надо перевести теплоту плавления из Дж/моль в Дж/кг:

где 68 – молярная масса вещества.

Вычислим при температуре тройной точки:

18

300 105 Па, допустив, что величина dT/dP постоянна. Тогда температура

плавления:

= тр.т + ( − тр.т) = 144 + 8,17 ∙ 10−9 ∙ (300 ∙ 105 − 7998) =

=144,5

.

8. Вычислим изменение энтропии, энергии Гиббса и Гельмгольца,

энтальпии и внутренней энергии для процесса возгонки 1 моль вещества в тройной точке.

Изменение энтальпии возгонки нами было вычислено ранее:

∆ возг = 28956 Дж/моль.

Изменение внутренней энергии:

Дж

∆ возг = ∆ возг − · тр.т = 28956 − 8,31 · 144 = 27759 моль.

Изменение энтропии при этом:

Изменение энергии Гиббса в фазовом переходе:

∆ возг = 0 Дж/моль.

Изменение энергии Гельмгольца:

∆ возг = ∆ возг − · тр.т = −8,31 · 144 = −1196,6 Дж/моль.

9. Для однокомпонентной системы правило фаз Гиббса будет

выражаться следующим уравнением:

C = 3 - Ф,

19

где С - число степеней свободы;

Ф - количество фаз.

а) для температуры и давления тройной точки число степеней свободы равно 0, так как в этой точке существует 3 фазы одновременно:

C = 3 - Ф = 3 – 3 = 0;

б) при нормальной температуре кипения (Тнтк) и давлении p=1атм

(нормальное давление) число фаз равно 2, так как эта точка является фигуративной. Число степеней свободы при этом:

C = 3 - Ф = 3-2 = 1.

в) при нормальной температуре кипения (Тнтк) и давлении тройной точки (Pтр.т) число фаз равно единице, так как интересующая нас точка находится в области газовой фазы и не является фигуративной. Число степеней свободы при этом:

C = 3 - Ф = 3 - 1 = 2.

Это означает, что произвольно можно менять оба параметра (до известных пределов), число фаз останется равным единице.

ТЕМА 4. РАЗБАВЛЕННЫЕ РАСТВОРЫ

Зависимость давления насыщенного пара над раствором твердых веществ в летучих растворителях выражается законом Рауля:

относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества:

где Ро– давление пара над чистым растворителем; Р – давление растворителя над раствором данной концентрации; ∆Р/Ро – относительное понижение давления пара растворителя; nв-ва – количество молей растворенного вещества; nр – количество молей растворителя.

20