Фазовые равновесия (стр. 5 из 6)

Справедливо ли уравнение Клапейрона – Клаузиуса для фазовых переходов между твердым и газообразным агрегатными состояниями вещества? Аргументируйте свой ответ.

Что характеризует число степеней свободы равновесной термодинамической системы?

Сформулируйте основной закон фазового равновесия. Как классифицируются системы?

Охарактеризуйте однокомпонентные гетерогенные системы. Диаграмма состояния воды. Кстати, что такое фазовая диаграмма?

Что такое моно- и энантиотропные фазовые переходы? Охарактеризовать каждый из них.

6.2 Задачи

Температура кипения ртути под нормальным атмосферным давлением 357

. Теплота парообразования 283,2 Дж/г. Определить изменение упругости пара ртути при изменении температуры на 1 вблизи температуры кипения ртути под нормальным атмосферным давлением.

Решение: используем формулу

откуда

,

где

- мольная теплота испарения. Находим

; Т=630К

.

Давление паров воды при 97

равно 90919,9

, а при 103 112651,8

. Определить давление паров воды при 110 (Р110).

Решение: Из формулы

,

где

- упругости паров, рассчитаем

.

Определим

, используя полученное значение

и

при

(К).

Сравним с табличной величиной

.

3. Удельная теплота плавления нафталина при его нормальной температуре плавления 79,9

равна 149,25 Дж/г. Разность удельных объемов в жидком и твердом состояниях при температуре плавления 0,146 . Определить изменение температуры плавления нафталина при увеличении давления в 100 раз по сравнению с нормальным атмосферным давлением (101,325

).

Решение: Используя уравнение

, т.к. давление дано в

, то изменение удельного объема нужно выразить в

, а теплоту плавления в Дж/кг. Поскольку - разность удельных объемов, то вместо мольной теплоты плавления можно взять удельную теплоту плавления (Дж/кг).

Изменение температуры плавления

при увеличении давления в 100 раз по сравнению с нормальным атмосферным давлением (т.е. при 1,013

)=3,453

=3,5 .

4. Докажите, что на диаграмме “давление – температура” линии равновесия жидкость – пар в однокомпонентной системе всегда должна иметь положительный наклон.

Решение:

и , поэтому

5. Как изменится точка кипения воды (100

) при изменении атмосферного давления на 1 мм рт.ст.? При 100 и 1 атм. теплота испарения воды 539,7 , мольный объем жидкой воды 18,78 мл, мольный объем пара 30,19 литров.

Решение:

Отсюда

.

6. Плотность твердого фенола 1072

, жидкого 1056 , теплота его плавления 1,044

Дж/кг, температура замерзания 314,2 К. Вычислите dP/dT и температуру плавления фенола при 5,065

Па.

Решение: по уравнению Клапейрона – Клаузиуса рассчитываем dP/dT:

Чтобы вычислить температуру плавления при заданном внешнем давлении, принимаем, что dT/dP в интервале давлений 1,0132

-5,065

Па – величина постоянная, равная 4,214

К/Па. Тогда

и

.

7. Для каждой из следующих систем установить число компонентов

а)

б)

где парциальное давление NH3 не обязательно равно парциальному давлению HCl.

в)

г)

где СаО и СО2 образуется при распаде СаСО3 (крист).

Решение:

а)

б)

в)

г)

То, что СаО и СО2 присутствуют в стехиометрически равных Количествах, в данном случае не учитывается, т.к. это не влияет на состав фазы. Независимо от соотношения СаО и СО2 состав газообразной фазы всегда 100% СО2 , а состав тв. фазы всегда 100% СаО.

8. Данные по давлению паров чистых хлорбензола и воды даны в таблице.

t,	p H2O,мм. рт. ст.	p С6Н5Сl, мм рт. ст.
50	93	42
60	149	66
70	234	98
80	355	145
90	526	208
100	760	293
110	1075	403

а) Приняв, что хлорбензол и вода в жидком состоянии полностью не смешиваются друг с другом, определить температуру, при которой хлорбензол будет перегоняться с паром при общем давлении 1 атм.