книги / Примеры и задачи по химической термодинамике
..pdfЕсли исключить последнее значение, расхождение между опыт ными и расчетными данными составит около 1,4%.
5. |
Теплота парообразования |
четыреххлористого углерода при |
||
/ = 80 равна |
7024 кал/моль. |
|
||
Найти по |
уравнению |
(V,26) АНпар при / = 260 и сопоставить |
||
с экспериментальным значением этой величины (3063 кал/моль), |
||||
если |
(<кр)са, = 283,1. В |
качестве |
стандартного вещества взять |
|
воду. |
|
|
|
|
Для расчета воспользоваться таблицами Вукаловича. Р е ш е н и е . Теплота парообразования ССЦ дается при
(<кр - Оса, - «кр - 0 н,о = 283,1 - 8 0 = 203,1
поэтому
/ Hj0 = 3 7 4 , 2 - 203,1 = 171,1
По таблицам Вукаловича при этой температуре
(Д#пар)нао ~ 488,3 ккал/кг (8 799 кал/моль)
Следовательно, для ССЦ константа уравнения (V, 26) равна
7 024 |
|
8 |
0,798 |
799 |
|
Определяем (ДЯпар)СС1< при / = |
260 |
(/Кр — Оса, в |
283,1 — 260 = 23,1 |
поэтому
/Hj0= 374.2 - 2 3 ,1 =351,1
По таблицам Вукаловича при этой температуре
(Д#пар)н,о = 208,9 ккал/кг (3764 кал/моль)
В соответствии с найденным значением /Сссц получаем
(ДЯпар)сС|, = 3764' °-798 = 3004
что отличается от приведенного в условии значения на 2,0%.
Задачи |
|
|
|
|
|
|
1. Рассчитать при помощи |
уравнения (V, 20) Сравн для |
воды |
||||
при t = |
100 и сравнить полученный результат с результатами |
рас |
||||
чета по уравнению |
(V, 19) (см. пример 1). |
|
|
|||
Для |
вычисления |
воспользоваться |
следующими данными: |
|
||
|
t ......................... |
|
99 |
100 |
101 |
|
|
ДЯпар, ккал/кг |
539,6 |
538,9 |
538;3 |
|
2. На рис. 29 приведена зависимость АНаар от Температуры для
фреона-21 (CHC^F).
Найти С'равн- С * вн при t = О, 60 и 130.
3.Показать, что при некоторых допущениях точное уравнение
(V, 19) можно заменить для насыщенного пара соотношением
г Г |
_ г Г_ АЯпар |
U pODH |
f |
При помощи этого уравнения найти теплоемкость насыщенного |
|
водяного пара при t = 100. Необходимые данные заимствовать иЗ |
решения примера 1.
Результат сопоставить с результатами решения примера 1 и задачи 1.
4. Теплоемкость твердого и жидкого л-ксилола при 7„. т.пл =
= 225 соответственно равна ~ |
29,22 и -—'39,71 кал/(моль-град). |
||||
Теплота плавления равна примерно 2800 кал/моль. |
|
|
|||
Найти приближенное значение изменения теплоты |
плавления |
||||
с температурой, отнесенное к 1°. |
н-пентана |
|
t = |
|
|
5. |
Теплота парообразования |
при |
33,5 равна |
||
84,14 |
кал/г. Теплоемкость жидкого пентана |
при t = |
34 |
равна при |
мерно 0,524 кал/г; теплоемкость парообразного пентана равна при близительно 0,40 кал/г.
Найти теплоту парообразования при / = 6,4 и сравнить с опыт ным значением 91,87 кал/г.
6. Теплоты парообразования этана при Т = 200 и 270 соответ
ственно равны 3226 и 2290 кал/моль. Вывести уравнение (V, 24).
Рассчитать по нему ЛЯпар при Т = 240 и Т = 295.
Результаты вычисления сравнить с величинами, найденными по экспериментальным данным и соответственно равными 2830 и при мерно 1381 кал/моль.
Объяснить причины расхождения результатов.
7.Теплоты парообразования этана при Т = 200, 240 и 270 со
ответственно равны 3226, 2830 и 2290 кал/моль. Вывести уравнение (V, 25).
Найти ДЯпар при Т = 280.
Результат сравнить с величиной ДЯпар = 2014, найденной по экспериментальным-данным.
8.Теплота парообразования пропана при tB.т.к = —42,0 равна
4490 кал/моль; теплота парообразования |
гептана при /н. т.к. = 98,3 |
равна 7660 кал/моль. |
|
Считая, что в гомологическом ряду |
этан— октан константа |
уравнения (V, 26) меняется |
линейно с изменением числа атомов |
|
углерода, найти: |
|
|
1) |
зависимость константы К уравнения (V.26) от числа атомов |
|
углерода; |
|
|
2) |
теплоту парообразования этана при Т = 184,1; |
|
3) |
АНпар бутана при t\ = |
—0,5 и ^ = 94,45. |
Результаты сравнить со значениями, найденными по экспери ментальным данным (соответственно 3514, 5350 и 63,20 кал/г). Теплоты образования воды, необходимые для расчета, взять из таблиц Вукаловича,
ОБОБЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА*
(
1. ГАЗЫ
Обобщенные методы расчета термодинамических величин наи большее применение получили для вычисления свойств газов. Эти методы основаны на принципе соответственных состояний и позво ляют по приведенной температуре т = Т/Ткр и приведенному дав лению я = Р1РКр' (используя в отдельных случаях известные зна
чения некоторых свойств) приближенно рассчитать при помощи уравнений или графиков различные свойства веществ в значитель
ном интервале температур и давлений.
Соотношение давление — объем — температура определяеуся по зависимости коэффициента сжимаемости г от я и т (рис. 30).
Коэффициент сжимаемости смеси zCM может быть найден сле дующими способами:
1) по рис. 30 определяется коэффициент сжимаемости z, каж дого компонента; затем вычисляется гсм по уравнению
гс„ - 2 * А (VI. О
2) смесь рассматривается как чистый газ и ей приписываются значения псевдокритических параметров
К Р= 2 V, (Гкр), К р - S Nt (PK?)t (VI, 2)
затем вычисляются йсевдоприведенные параметры
и, наконец, по рис. 30 определяется zCM.
Найдя тем или иным способом zCM, вычисляют объем смеси по уравнению (IV,5). Если для расчета заданы не Р и Т, а Р и V или Т а V, то расчет осуществляется методом подбора.
Фугитивность вычисляется при помощи графика у = <р(я, т),
представленного на рис. 31; более точные значения у могут быть найдены по таблице (Приложение IX), охватывающей больший по сравнению с графиком интервал значений п и т.
Расчет зависимости энтальпии и теплоемкости от температуры
и давления производится при помощи графиков
н° — н
— Y----- =■ ф (я, т) (рис. 32) и |
Ср — С*р — ф (я, т) (рис. 33) |
* Значения критической температуры |
и критического давления, необходи* |
мые для вычислений, см. в Приложении VIII.
ю 20 30 io so3,0
2,0
1Л
%0
0,8
азыГ
сл
Газы
■у pi 09 ое ог |
л t s |
е |
г_____ oi л> sv |
еъ гь |
to ufo sot) |
Примеры |
|
1. |
Найти объем 1 моль газообразного метанола при / = 300 и |
Р = |
200. |
Результат сопоставить с опытным значением И = 114. |
Р е ш е н и е . |
Указанным в условии примера значением давления |
и температуры |
отвечают следующие значения приведенных пара |
метров:
200 |
300 + |
273,2 |
1,12 |
|
Я“ 78,7 |
,64 ХЯШ 240,0 + |
273,2 |
||
|
По рис. 30
г = 0,45
и в соответствии с уравнением (IV, 5)
|
V |
0,45 82,06 • 673,2 |
106 |
|
|
|
200 |
|
|
что отличается от опытного значения на 7%. |
|
|||
2. |
Какое давление |
следует поддерживать |
в резервуаре емко |
|
стью 1 |
м3, чтобы в нем при t = 500 содержалось |
100 кг водяного |
||
пара? |
|
|
|
|
Результат расчета сопоставить с данными таблиц Вукаловича. Р е ш е н и е . Приведенная температура равна
773.2
647.3 1,2
В соответствии с уравнением (IV, 5)
D _ „ |
ЯГ |
82,06 - 773,2 |
_ _ |
82,06 - 773,2 |
|
|
|
|
|
V |
1-10» |
2 |
|
352,12 |
|
|
|
|
180,02 |
|
|
|
||||
|
|
100 • 10Э/ 18,02 |
|
|
|
|
|
|
поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я Р кр |
218,5 |
0,62л |
|
|
|
|
|
|
352T e ‘352j |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Через точку |
с координатами |
я = |
1 и |
г — 0,62 |
проводим |
на |
||
рис. 30 прямую под углом 45° * до пересечения с изотермой т = |
1,2, |
|||||||
получаем 2 « 0,75 и я ж 1,2. |
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р ** 1,2.218,5 = |
262,2 |
|
|
|
|
|
Уравнение г = kn |
после логарифмирования |
принимает вид |
lg z = lgft + |
|||||
+ lg я, которому |
соответствует этот |
угол |
наклона прямой |
в |
координатах |
|||
l g z — lg n (рис. 30). |
|
|
|
|
|
|
|