Свойства газов и жидкостей - Рид Р.
Скачать (прямая ссылка):
1.2. РАСЧЕТ СВОЙСТВ
Обычно к«‘1д;> неуд.[Стоя иайгп пи одного экспериментального значения южного свойства, преходится его рассчитывать или предсказывать Термины красчет» и «предсказание? часто используются так как если бы Онн были сипоиимичны, чотя второй из mix несет в себе честное признание тог» факта, что результат может быть правильным только отчасти. Расчеты же могут основываться на теории, на корреляции Эк^пчр.чметалыых значений или на комбинации то~о и другого
Теоретическое соотношение, которое не является универсально справедлив bum, кевкет тем не менсс успешно примепятьел во многих случаях. Вполне оп-рйкд гнно, когда инженер иснользуст соотношение PV-=NRT для расчета массовых н объемных расходов воздуха'в кондиционере. а закон Дальтона — для расчета содержания воды но вдяжпон воздухе но давлению пара. Однако он дилгкен fiuib eiKOu'en оценить величину давления, выше к-лорой этот простил расчет приводит к недопустимым ошибкам
Имеется тенденция к использованию чкето эмпирических корреляций вне тех узких диапазонов свойств, на которых онн базируются, но этого следует избегать В 1чтц'-'ч, чем меньше эмпиризма, тем ценнее корреляция.
В большинстве лучших расчетных методов используются теоретические го форме \равнения с эмпирическими корреляциями конггчит. которые не даются, теорией Добавка эмпиризма во второстепенные части теоретического соотношения является мощным средством разработки отличных корреляций. Например, уравнение состояния Вап-дер-Ваальса янляется модификацией простого выражения Р V — VRT
(р - ^)(V-h)-RT (II
где V — мольшлй объем. Модификация учитывает гч, что давлег не на стенки сосуда. производимое уд фятощимпся в них молекулами, ие-сколько уменьшается
ав счет взаимного притяжения молекул в массе газа, которое увеличивается с возрастанием плотности газа. С другой сгороиы, пространство, в котором движутся ыолск\лы меньше, чем полный объем на величину ковочюма Ь самих молекул
«Константа- а и Ь икс от некоторый тссрсгичсс кии смысл, но. вол можно, л\ч-ше считать их эмпирическими. ВыражинС величин С u h через Другие свойства вещесгпа — эго пример использования эгпирическв модифицированной теоретической формы
Имеете» мнгго примеров неполм. вгния этого подхода к разработке полезных для расчел'; коэрегяяий. Несколько i/подов опрслеаеют коэф^щмент'* .нф фузии п бинарных газовых смесях при илзьих язвлениях лредегавляюг езбон эмпирические модификации уравнения, ii.vsy'ieiiHoro на основе простой кинетической теории. Почти все бодее или менее хорошие ргс стяыс методики «.сноваиы на корреляциях разработанных псдиГшь.м образом
1.3. ГИНЫ FACHhTHblX МЕТОДОВ
Идеальная гигтима ПаСчета физико-химических свойив должна 1) иыдавпг. надежьые '{чтз^чсские л теэь.одинамическис данныечистых веществ и их сче-ссй irp-j любых темпергпурах и давлениях, -) указывать ai регйтпое состояние (тверисе, жид»«ль, газ), 3) ойходич|>ся минимальным количеством входных данных, 4) выбирнгь петь расчета, ведущий к минимальной оипбке, 5) указывать вот кожную ошибку; б) мнпимнзировать время расчета. Немногие имеющиеся ме •годы приближаются к этому идеалу, но многие из них райигают достаточно хорошо
Методы, наийочее тчные в общем случае, могут быть ре самыми лучшими для конкретной цели. Для киогвх пнж. нернкх зэД-i'i требуются всобще-то лишь приближенные значения свойств, и тогда Предпочтительнее простой расчетный метод, в кг.-nipOM нспользустсс незначигедт.игч: ксличесгво входных дачных (или никаких), чем Лплсс точная, но сложная корреляция. При низких и умеренных давлениях ниже [ерами используется простой 1азовый эамм, хотя они располагают и Г)нл№ точными корреляциями. |\,всем не просто дать совет, когда следует отказаться от более простого и отдать прсалоч [ение Гылее сюлиому, но и ft vice тичисму методу
Принцип (закон) соответственных состояний. Он »в.тие7С<-’ обойнет нем того положения, что те свойства, которые зависят от межхолекуляриых сил. свя-ааны с критическими свойствами дли всех веществ одинаково. Это единственный наиболее важный базис для разработки корреляций и расчетных методов. Ban* дер Ваальс показал, что этот принцип должен быть теоретически справедлив для всех веществ, P—V—T свойства которых могут быть олнеаны двухконстантным уравнением состояния, таким как уравнение ()). Он также справедлив, если меж-молскулярпая потенциальная функции требует только двух Характеристических параметров Закон хорошо выполняется i е только дли самых простых молекул, но н вом-кй и\ других случаях, когда ориентадия молекул не является настолько
в.гкний, как, например, дли нолирных молекул Или миле к v л с водородными связями.
Связь давлении с объемом при постоянной температуре различна для разных пещктв, однако если давление объем и температура отнесены к соответствующим критическим свойствам, то функция, объединяют! я приведенные свойства, становится одинаковой для всех вещ|-огя.
Прнв»>"епн:«? свойство обычно выражается в виде доли критического свойства. Pt - Р.‘Р(. Vr V'Vr. Tr z TlTc Ha рис 1.1 показано, как хорошо выполняема ч0ьон дли Р -V—T данных в случае метана н азота. Критическая точка выР.ранз в качестве опорной Вяднэ, что данные для насыщенной жидкости и насыщенного пара хорош ji«гадают для обоих веществ Также хорошо совпадают изотермы (посюииная Тг)х из которых на рисунке показана только одна. Это большая удачя. что выражение приведенного свойства как простой доли крнтичегко-о значения опрандывагт себя так хорошо.
