Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Обработка опытных данных заключается в расчете парциальных давлений паров компонентов, определяемых как доля от атмосферного давления, равная отношению объема, занимаемого рассматриваемым компонентом, к общему объему газовой смеси. Например, парциальное давление паров воды рНго равно
yH о
рн'0 = » +»11,0 +»hcl р' (1)
wH-O vOPqt ,mo , Л ¦ мм рт. ст. ™ где = = -f-; 170>P0не-
соответственно объем моля паров воды, давление и температура при нормальных условиях; T — температура системы; Mн2о—¦ молекулярный вес воды; и?н2о—приведенная к пустоте масса воды, собранной в приемнике; P — атмосферное давление во время опьіта; v — объем воздуха, прошедшего через сатуратор.
Аналогичным образом рассчитывается объем, занимаемый парами хлористого водорода. Значение константы с равно в этом
случае 509.91 л'ммгрт-ст.
23 Объем воздуха, прошедшего через сатуратор, v находится по количеству вытекшей воды с учетом того, что объем сухого воздуха, поступившего из системы в бутыли, меньше объема вытекшей воды, так как часть объема, освободившегося в результате вытеснения воды, занимается насыщенными парами воды. Кроме того, объем сухого воздуха при температуре системы несколько больше объема, занимаемого тем же количеством воздуха при комнатной температуре, отвечающей температуре воздуха в бутылях.
Объем V определяется по формуле
где V1 — объем влажного воздуха, равный объему вытекшей воды, и рн2о — давление насыщенных паров воды при температуре T в бутылйх.
Давление паров над раствором определяется как сумма парциальных давлений паров компонентов.
Основными условиями, необходимыми для получения точных данных, при использовании динамического метода являются: 1) точное определение объема проходящего газа, 2) полное насыщение газа парами жидкости, 3) полнота конденсации или поглощения паров иеследуемого раствора.
Продолжительность эксперимента зависит от свойств исследуемой системы и температуры. Чем выше температура, тем при прочих равных условиях меньше затраты времени. Если опыты проводятся при температуре значительно более высокой, чем комнатная, то воздух следует перед подачей в сатуратор пропускать через подогреватель, выполненный в виде стеклянного змеевика, помещенного в тот же термостат.
Недостатками динамического метода являются сравнительно большой расход веществ для исследования и большая продолжительность эксперимента при низкой температуре. Кроме того, этот метод применим лишь в тех случаях, когда имеются простые и надежные методы выделения из газового потока паров компонентов и их количественного анализа.
Приборы для исследования равновесия между жидкостью и паром в системах с ограниченной растворимостью компонентов
Наиболее распространенные приборы циркуляционного типа непригодны для исследования равновесия в системах, компоненты которых обладают ограниченной взаимной растворимостью, так как вследствие расслаивания конденсата пара может изме-
(2)
-24 няться соотношение жидких фаз в приемнике конденсата пара » в кубе. Поэтому для исследования равновесия между жидкостью и паром был разработан ряд специальных конструкций приборов. Для получения правильных результатов при исследовании равновесия в системах с двумя жидкими фазами необходимо, чтобы при кипении устанавливалось равновесие между паром и обеими жидкими фазами, а это лучше всего достигается при их интенсивном перемешивании. Если различие плотностей жидких фаз невелико, то перемешивание может быть достигнуто не только с помощью мешалок, но и за счет циркуляции кипящей жидкости, особенно интенсивной при использовании выносных кипятильников (рис. 7). Если же жидкие фазы значительно различаются по плотности, то эффективное их перемешивание достигается только с помощью мешалок.
Специфические требования к методике исследования возникают в связи с расслаиванием конденсата пара. Чтобы обеспечить правильные результаты, в распоряжении экспериментатора имеется два пути — обеспечить неизменное соотношение количеств жидких фаз, поступающих в приемник конденсата, в приемнике и на выходе из него или не возвращать конденсат пара в куб, т. е. использовать метод однократного испарения. В практике экспериментального исследования равновесия между жидкостью и паром используются оба этих пути.
Первый путь реализуется в приборах циркуляционного типа. Однако для того чтобы обеспечить неизменное соотношение количеств жидких фаз на пути от конденсатора к кубу и в приемнике конденсата, приходится сильно усложнять конструкцию прибора. Из числа конструкций циркуляционных приборов, предложенных различными авторами, остановимся только на приборе, использованном В. В. Удовенко и JI. Г. Фаткуллиной [1В], представляющим собой видоизменение прибора, конструкция которого была предложена Скэтчардом I18].
Термодинамическая согласованность опытных данных, полученных Удовенко и Фаткуллиной при исследовании равновесия между жидкостью и паром в системе зтанол—дихлорэтан—вода, была показана в работах [20, 21 ]. Прибор Удовенко и Фаткуллиной (рис. 11) представляет собой цилиндрический сосуд 1 с уши-ренпем внизу, играющим роль куба, в который заливается 200— 500 мл исходной смеси. Внутрь этого сосуда впаян небольшой
