ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Физико-технический факультет
Кафедра физики, химии и технологии литейных процессов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине Физическая химия
Тема: «Вычисление термодинамических функций индивидуального вещества C2H2, расчет константы равновесия реакции 2СН4+3О2=2СО+4Н2О в интервале температур 300 – 700 К. Построение и анализ диаграммы состояния двойной системы Cr-Nb».
Расчетно-пояснительная записка
Разработал студент группы КП – 111 Васеев А.А.
Группа Подпись, дата Инициалы, фамилия
Руководитель А.Н. Корнеева
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Члены комиссии___________________________________________________
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Нормоконтроль А.Н. Корнеева
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Защищена________________ Оценка_______________________________
Дата
Воронеж
2012 г
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Кафедра физики, химии и технологии литейных процессов
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
по дисциплине Физическая химия
Тема работы: «Вычисление термодинамических функций индивидуального вещества С2Н2 расчет константы равновесия реакции 2СН4+3О2=2СО+4Н2О в интервале температур 300 – 700 К. Построение и анализ диаграммы состояния двойной системы Cr-Nb».
Студент группы КП-111 Васеев Алексей Александрович
Содержание расчетно-пояснительной записки:
1 Вычисление термодинамических функций.
Вычисление термодинамических функций H0(T)-H0(0), S0(T), Ф0(Т), G0(T)-G0(0) для заданного вещества C2Н2 в интервале температур 100 – 500 К.
Описание физических и химических свойств вещества С2Н2, его применение.
Расчет константы равновесия реакции 2СН4+3О2=2СО+4Н2О двумя способами (с помощью энтропии, приведенной энергии Гиббса участников реакции) в интервале температур в интервале температур 300 – 700 К.
Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной системы Cr-Nb.
Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной системы Cr-Nb по следующим пунктам:
Построить диаграмму состояния Cr-Nb в атомных и массовых % (долях), определить тип диаграммы состояния, дать фазовый состав всех ее областей;
Установить формулы химических соединений, если таковые имеются на заданной диаграмме состояния Cr-Nb;
Указать температуру начала и конца кристаллизации для расплава системы , Cr-Nb, содержащей 40 ат. %Cr;
Определить природу и состав первых выпавших кристаллов из расплава, содержащего 40 ат. % Cr, а так же состав последних капель этого расплава.
По правилу рычага для системы Cr-Nb содержащей 40 ат. % Cr, при температуре 300oC, определить массы равновесных фаз, если было взято 45 г исходного расплава.
Найти число степеней свободы, в точках, соответствующих следующему составу системы и температуре:
Состав 20 ат. % Sb, температура 500 oC
Состав 40 ат. % Sb, температура 400 oC
Состав 80 ат. % Sb, температура 505 oC
Нарисовать кривую охлаждения для системы, содержащей, 40 ат. %Cr, и дать полное описание процесса охлаждения заданного состава.
Сроки выполнения этапов
Срок защиты курсовой работы
Руководитель А. Н. Корнеева
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Задание принял студент А.А.Васеев
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Лист заметок руководителя
Содержание
Задание на курсовой проект
Содержание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1. Вычисление термодинамических функций
1.1. Вычисление термодинамических функций
H0(T) - H0(0), S0(T), Ф0(T), G0(T) - G0(0) для заданного вещества в интервале температур 100-500К C2Н2………..……..…..…..…..…..…..…..…..…..…..…..…..…...5
.
1.2.Описание физических, химических свойств вещества ch2Cl2 и его применение………………………………………………………………………8
1.3. Расчет константы равновесия реакции СН4+3О2=2СО+4Р2О……….. 9
двумя способами (с помощью энтропии и приведенной энергии Гиббса)
в интервале температур 300 – 1100 К.
2. Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной
системы Cr-Nb.
2.1.Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной cистемы Cr-Nb……………………………………………………………………..10
Приложение А…………………………………………………………………….12
Приложение Б……………………………………………………………………..12
Приложение В …………………………………………………………………….13
Приложение Г……………………………………………………………………..14
Приложение Д……………………………………………………………………..15
Список литературы ………………………………………………………………16
Вычисление термодинамических функций.
Для вычисления термодинамических функций H°(T)-H°(0), S°(T), Ф°(Т), G°(Т)-G°(0) заданного вещества C2H2, в интервале температур 100-500 К с шагом 25 К используем табличные значения термодинамических функций Ср(Т), S0(100) и H0(100)-H0(0), приведенные в источнике [1]. Расчет термодинамических функций при температурах 100, 200, 300, 400, 500 К производим по формулам из источника [2]:
а) изменение энтальпии
(1)
5
б) изменение
энтропии 
(2)
в) изменение энергии Гиббса ΔG(T)=-RT lnKp (3)
г) изменение приведенной энергии Гиббса:Ф(Т)=-G(T)-H(0)/T (4)
Для обеспечения точности вычисления термодинамических функций индивидуального вещества при указанных температурах с ошибкой не выше ~1%, стоградусный интервал, с которым приведены теплоемкости в источнике [1], разбивается на четыре равные части, и проводятся вычисления термодинамических функций и c шагом 25К, что достигается с помощью аппроксимации уравнений.
Выполнение расчетов термодинамических функций индивидуального вещества осуществляется с помощью специальной компьютерной программы в компьютерном классе.
Значение термодинамических функций: C0(T) и C0(T)/T для индивидуального вещества CH2Cl2 приведены в таблице 1.
Таблица 1
Значение функций С0(Т) и для C2H2.
T,K |
C(T) Дж/моль |
C(T)/Т |
100 |
29,3450 |
0,2935 |
125 |
30,2141 |
0,2497 |
150 |
31,6492 |
0,2175 |
175 |
33,4821 |
0,1942 |
200 |
35,5650 |
0,1778 |
225 |
37,7712 |
0,1664 |
250 |
39,9948 |
0,1583 |
275 |
42,1505 |
0,1523 |
300 |
44,1740 |
0,1472 |
325 |
46,0218 |
0,1424 |
350 |
47,6713 |
0,1374 |
375 |
49,1203 |
0,1319 |
400 |
50,3880 |
0,1260 |
425 |
51,5140 |
0,1200 |
450 |
52,5587 |
0,1146 |
475 |
53,6037 |
0,1107 |
500 |
54,7510 |
0,1095 |
6
Примечание: С0(Т) – теплоёмкость вещества, рассчитывается при P=const.
Таблица 2. Значение функций H0(T)-H0(0),S0(T),G0(T)-G0(0) для C2H2.
Т,К |
Н(Т)-Н(100), кДж/моль*К |
S(T), Дж/моль*К |
Ф(Т), Дж/моль*К |
G(T)-G(0) |
100 |
2,9080 |
163,1840 |
134,1040 |
-13,41040 |
200 |
6,0996 |
185,5354 |
155,0374 |
-31,00748 |
300 |
10,0947 |
201,5047 |
167,8557 |
-50,35670 |
400 |
14,8486 |
215,2156 |
178,0940 |
-71,23760 |
500 |
20,1047 |
226,7798 |
186,5705 |
-93,28523 |
Примечание:
Н(Т)-Н(0)—изменение энтальпии;
S(T)—энтропия;
Ф(Т)—приведённая энергия Гиббса;
G(T)-G(0)—изменение энергии Гиббса.
Вывод: сравнив полученные результаты с источником 2,приложение А показывает, что ошибка в расчетах термодинамических функций не превышает 1%. Из результатов вычислений видно, что функции , , являются возрастающими функциями температуры, что и следует из законов термодинамики /1/