Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Еремин В.В. -> "Основы физической химии" -> 38

Основы физической химии - Еремин В.В.

Еремин В.В., Каргов С.И.,Успенская И.А.,Кузьменко Н.Е. Основы физической химии — М.: Экзамен, 2005. — 480 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovfizhim2005.pdf
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 154 >> Следующая

йр = А ф.п. Ср
dT Тф.п.А(аГ)
dp = A(aV) dT A(PV) .
T
В магнитных полях переход из сверхпроводящего состояния в несверхпроводящее сопровождается скачкообразным изменением энтропии и объема, т.е. по принятой классификации относится к фазовым переходам первого
рода.
Глава 2. Приложения химической термодинамики
119
примеры
Пример 7-1. Определите число компонентов и число независимых реакций для системы, состоящей из 02, Н2, N0, К204 и Н20(г).
Решение: число составляющих равно 5. Для определения числа компонентов и независимых реакций составляем формульную матрицу
02 Н2 N0 N204 Н20
0 2 0 1 4 1
НО 2 0 0 2 ,
N0 0 1 2 0
[А] =
и определяем ее ранг1. Определитель 3-го порядка
|2 0 1 0 2 0 0 0 1
2 0 14 1|
0 2 0 0 2 0 0 12 0
Напомним, что рангом матрицы называется наивысший порядок отличного от нуля определителя, рассчитанного среди набора всевозможных матриц, включающих исходную матрицу и матрицы, образованные из нее последовательным исключением строк и столбцов.
120
Глава 2. Приложения химической термодинамики
отличен от нуля, следовательно, ранг матрицы равен 3. Компонентами не может служить набор 02, N0 и ^04, так как исключение из формульной матрицы 1-го и 3-го (1-го и 4-го или 3-го и 4-го столбцов) не изменяет ранга оставшейся матрицы. Поэтому в качестве компонентов можно взять, например, 02, Н2, N0. Тогда независимыми реакциями будут 2 (2 = 5 - 3) реакции:
2 N0 + 02 = N0 2 N0 + 02 = N0
0.5 02 + Н2 = Н20, (I)
Н2 + 0.5 N204 = N0 + Н20 (II)
или любые линейные комбинации реакций (I), (II).
Ответ. Число компонентов равно 3, число независимых реакций - 2.
Пример 7-2. Покажите, как рассчитать в общем случае температурную зависимость энтальпии фазового перехода вдоль кривой фазового равновесия (при изменении и р и Т).
Решение: в общем случае
йН(р, Т) = 1— І ф + (— | йТ
Ранее было показано, что Эр
Для каждой из сосуществующих фаз можно записать:
I ЭТ
+ V'
йр + С' йТ
Т
+ V'
йр + С" йТ
Вычитая из второго равенства первое, получаем
й АН (р, Т):
I ЭТ
+ АV
Разделив полученное уравнение на йТ при условии движения вдоль фазовой кривой, приходим к выражению
( ЭАН (р, Т) I ЭТ
фаз.равн.
АV -Т
( ЭТ
р
ЭТ
фаз.равн.
Глава 2. Приложения химической термодинамики
121
С учетом уравнения Клапейрона это выражение преобразуется
Г дАН(р Г), _АС +
I дт I
V и1 ) фаз.равн.
ГАГ-Г'
АН
Г АУ
Пример 7-3. Рассчитайте изменение давления, необходимое для изменения температуры плавления льда на 1 °С. При 0 °С энтальпия плавления льда равна 333.5 Джг-1, удельные объемы жидкой воды и льда равны Уж = 1.0002 см3-г-1 и Утв. = 1.0908 см3-г-1.
Решение. Изменение объема при плавлении льда равно
Уж - Утв. = 1 0002 - 1.0908 = -0.0906 см3-г-1 = -9.06-10-8 м3-г-1.
йр _АелН_ _-3335- = -1.348 107 (Па-К-1) = -133 атм-К-1.
йГ ГАУпл 273.15 • (-9.06 10-8)
Таким образом, при повышении давления на 133 атм температура плавления льда понижается на 1 градус. Знак «минус» показывает, что при повышении давления температура плавления понижается.
Ответ . Ар = 133 атм.
Пример 7-4. Рассчитайте давление пара жидкого брома при 25 °С, если газообразного брома равна 3.110 кДжмоль1. Решение. АиспС° брома равно
(Вг2 (г)) = 3110 Джмоль-1.
р
О
Р
Аисп^° = -ЯГ 1п- Р
откуда Р = 0.2852 атм.
Ответ . р = 0.2852 атм.
Пример 7-5. Рассчитайте давление, при котором графит и алмаз находятся в равновесии при 25 °С. алмаза равно 2.900 кДжмоль1. Примите плотности графита и алмаза равными 2.25 и 3.51 гсм-3, соответственно, и независящими от давления.
Решение. Изменение объема при переходе от графита к алмазу равно
Д V = 12- \—---—) •Ю-6 = -1.9Ы0-6 м3-моль-1
V 3.51 2.25 У
При начальном давлении р1 разность мольных энергий Гиббса А01 = 2900 Дж-моль1, а при конечном давлении р2 разность А02 = 0.
122
Глава 2. Приложения химической термодинамики
Поскольку
(-АС Л 2 Р2
I--I = АУ, то Га АС = Г АУф = АС2 - АС: = ДУр -р{).
V др ) т 1 р
Отсюда
р2 = АС2 -АС: + р: = 0 - 290» + Ю1325 = 1.52 109 Па = 1.5104 атм. АУ РХ -1.91 • 10-6
Ответ .р = 1.5•Ю4 атм.
Пример 7-6. Температура кипения бензола при давлении 1 атм равна 80.1 °С. Оцените давление пара бензола при 25 °С.
Решение. Давление пара бензола при Т1 = 353.3 К равно р1 = 1 атм. По правилу Трутона
АиспЯ = 88353.3 = 31.1 кДжмоль-1.
Подставим эти данные в уравнение (7.11.6). Получим:
, р2 31100 ( 1 1 Л
1п-=-1---I, откуда р2 = 0.141 атм.
1 8.314 V353.3 298.2)
Ответ. р = 0.141 атм.
задачи
7-1. Система содержит химические элементы А, В, С, образующие в газовой фазе молекулы AB, A2B2, B2C и A3B2. Укажите компонентный состав системы.
7-2. Определите число компонентов и число независимых реакций в системе, состоящей из:
а) NH3, HCl, NH4Cl(r);
б) O2, H2, H2U(r), H2O2(r);
в) H2, CI2, Br2, HCl(r), HBr(r).
7-3. Определите число степеней свободы перечисленных систем:
а) CO, CO2, O2, H2, H2O(r);
б) CO, CO2, O2, H2, H2O(r), H2O(ж).
Как изменится вариантность систем (а, б), если:
1) системы находятся во внешнем поле;
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 154 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed