Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Факультет «Экономика и предпринимательство»
Кафедра «Физической химии»
Курсовая работа по курсу теоретические основы прогрессивных технологий
3 вариант
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
по дисциплине «ТОПТ»
Фазовые равновесия в однокомпонентных системах
ЮУрГУ–0805026521.2010.638.ПЗ КР
Руководитель, доцент
___________ В.М. Жихарев
__________________ 2011 г.
Автор работы
Студент группы ЭиП-125
_______ Колесниченко К.С.
__________________ 2011 г.
Работа защищена
с оценкой (прописью, цифрой)
________________________
__________________ 2011 г.
Челябинск 2011
Исходные данные к курсовой работе.
В таблице приведены:
- экспериментальные данные по упругости паров над некоторым чистым твердым (Атв) и жидким (Аж) веществом при разных температурах;
- плотности твердого и жидкого веществ dтв и dж , г/см3 (в расчетах их следует считать независящими в исследованном температурном интервале);
- давление Р, Па;
- молярная масса М, г/моль, вещества А.
Задания:
Аж=Агаз, Атв=Агаз.
АННОТАЦИЯ
Колесниченко К.С.
Челябинск: ЮУрГУ
9 с., 2 таблицы
Курсовая работа по дисциплине «ТОПТ» представляет собой решения задач и построение графиков по важнейшим разделам курса и нацелена на выявление способности студентов, применить усвоенные ими знания.
Курсовая работа включает 7 заданий, выполнение которых требуют знания теории вопросов и понимания логической взаимосвязи между основными проблемами курса.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Решение………………………………………………………………….5
Библиографический список…………………………………………….9
lnp(ж) = + const = + B; (1)
lnp(тв) = + const = + B; (2)
Результаты вычислений, необходимых для построения графиков зависимостей lnp от , представлены в таблице. Тот факт. Что на рис 1.2. зависимости lnp от хорошо аппроксимируются прямыми линиями ab и cd, свидетельствует о допустимости предположения Нсубл = const и Нисп = const. Определяем постоянные А и A’ (угловые коэффициенты прямых), используя координаты точек a, b, c, d.
А’ = = = = - 1090,1 (3)
А = = = = - 622,2 (4)
Рис.1.1 графическое определение постоянных уравнения Клаузиуса – Клапейрона: линия od - равновесие Аж = Агаз ; oa – равновесие Атв = Агаз
Таблица №1
Равновесие Атв = Агаз
|
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ |
РАСЧЕТ |
||||
|
Т, К |
Р (тв), Па |
х = |
у=lnр |
Т, К |
Р (тв), Па |
|
55,0 |
1333 |
18,2 |
7,2 |
54 |
823,0 |
|
58,0 |
3999 |
17,2 |
8,3 |
56 |
1692,4 |
|
59,2 |
11997 |
16,9 |
9,4 |
59 |
4553,9 |
|
63,0 |
14663 |
15,9 |
5,6 |
62 |
11133,8 |
|
64,0 |
17329 |
15,6 |
9,8 |
65 |
25065,1 |
Таблица №2
Равновесие Аж = Агаз
|
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ |
РАСЧЕТ |
||||
|
Т, К |
Р (ж), Па |
х = |
у=lnр |
Т, К |
Р (ж), Па |
|
60,0 |
12663 |
16,7 |
9,5 |
61 |
10938,0 |
|
64,0 |
17329 |
15,6 |
9,8 |
62 |
12893,9 |
|
66,0 |
22394 |
15,2 |
10,1 |
65 |
20490,0 |
|
67,8 |
27993 |
14,8 |
10,2 |
67 |
27267,0 |
|
69,0 |
31992 |
14,5 |
10,4 |
68 |
31257,0 |
|
71,0 |
39990 |
14,1 |
10,6 |
70 |
40596,2 |
Постоянные интегрирования можно определить, подставляя в линейное уравнение при известных A или А’ координату любой точки прямой ab или cd.
B’ = уа – A’ ха = 6,8 – (-1090,1)18,4 = 26,9 (5)
B = ус – A хс = 7,9 – (- 622,2) 18,6 = 19,5 (6)
Таким образом, в исследованном интервале температур зависимостей упругости пара над твердым и жидким веществом описываются уравнениями (Па):
lnp(тв) = + 26,9 или p(тв) = (7)
lnp(ж) = + 19,5 или p(ж) = (8)
Теплоту возгонки (сублимации) и испарения определяем по величинам А и А’.
Hсубл = - RА’ = 8,314(-1090,1) = 9063 (9)
Hисп = - RА = 8,314(-622,2) = 5173 (10)
Теплоту плавления вещества вычисляем используя закон Гесса:
Hсубл =Hплав +Hисп (11)
Hплав = Hсубл - +Hисп = 9063- 5173= 3890
Рис.1.2. Диаграмма фазовых равновесий (р – Т- диаграмма) чистого вещества А;
Линия ОА – двухфазное равновесие Атв = Агаз, уравнение (7),
Линия ОК - двухфазное равновесие Аж = Агаз, уравнение (8),
Линия ОВ - двухфазное равновесие Аж = Атв
Точка О характеризует параметры трехфазного равновесия Атв = Аж = Агаз
3, 4. В таблицах представлены результаты расчетов ртв = f(Т) по уравнениям (7) и (8). А на рис.1.2 результаты этих расчетов представлены кривыми ОА и ОК вместе с результатами экспериментальных исследований.
Точные координаты тройной точки (точки пересечения прямых на рис 1.1 и кривых упругостей паров на рис1.2 ) можно определить, приравняв первые части уравнений (12) и (13)
lnp(тв) = lnp(ж)
+ 26,9 = + 19,5
Отсюда температура трехфазного равновесия:
+ = -26,9 + 19,5
= 7,4
Т0 = 63,2 К
Давление паров трехфазного равновесия Атв = Аж = Агаз. вычисляем, подставив Т0 = 81,993 в уравнение (12) и (13)
р0 ==15599,8 Па
5. Оценить влияние внешнего давления на температуру плавления вещества можно по знаку и величине производной
Найти ее можно с помощью уравнения
= , в котором Vпл = Vж - Vтв = ,
где М – молекулярная масса исследуемого вещества,
dтв , dж - плотности твердого и жидкого вещества,
В данном расчете можно воспользоваться найденной ранее температурой трехфазного равновесия Т0 = 63,2 К представляющей одновременно температурой плавления вещества при давлении р0 = 15599,8 Па
Тогда Vпл = Vж - Vтв = = = (34,65 – 6,95) = 27,7 м3/моль
Тогда = = = К/Па
Т.к. >0, то следует сделать вывод, что с ростом давления температура плавления должна возрастать.
6. Нормальную (при Рвн = 1 атм = 1,013) температуру кипения рассчитываем по формуле (13) с учетом того. Что всякая жидкость закипает тогда, когда упругость ее паров равна внешнему давлению Рж = Рвн
ln1,013 = - + 19,5
Отсюда получаем
= = = 78,07 К
Линия двухфазного равновесия на рис.1.1 будет практически вертикальной прямой ОВ, исходящей из тройной точки. Поэтому можно принять приближенно, что =
Тогда при расчете нормальной температуры плавления вещества (при Рвн = 1 атм = 1,013)
= = = К/Па
Отсюда нормальная температура плавления Т0 = 63,2 то есть увеличение внешнего давления до 1 атм приводит к уменьшению температуры на 0,02 градуса.
7. Температура плавления вещества при давлении 100 атм вычисляется аналогично расчету нормальной температуры плавления вещества.
= = = 67,71 К/Па
Отсюда температура плавления вещества при давлении 100 амт Tp = 67,71, то есть увеличение внешнего давления до 100 атм приводит к увеличению температуры на 4,5 градуса.