Задача №3

Используя изобарическую диаграмму состояния Т-N₂ системы AgCl-AgBr, выполнить следующие задания:

1. Охарактеризовать взаимную растворимость компонентов в твердом и жидком состоянии.

2. Указать, какую зависимость выражают линии диаграммы. Как они называются?

3. Описать состояние системы в различных областях и характерных точках диаграммы.

4. Схематично изобразить кривые охлаждения расплавов с концентрациями 2-го компонента, равными а=10%, в=40%, с=75%. Рассчитать вариантность системы на разных участках этих кривых.

5. Рассчитать массу жидкой и твердой фаз, находящихся в равновесной системе с массой m=2 кг и концентрацией 2-го компонента, равной в=40% при температуре Т=425°С. Рассчитать массу 2-го компонента в каждой фазе.

6. Определить, сколько и какого компонента надо добавить к системе, указанной в пункте 5, чтобы получить расплав, кристаллизующийся при минимальной температуре.

Решение:

1. Компоненты неограниченно взаимно растворимы в жидком и твердом состояниях.

2. Т=f(N₂^(ж)) – линия ликвидуса, характеризует зависимость температуры начала кристаллизации от состава жидкой фазы.

Т=f(N₂^(т)) – линия солидуса, характеризует зависимость температуры конца кристаллизации (начала плавления) от состава твердой фазы.

3. Области:

ж – существует только жидкая фаза;

тв – существует только твердая фаза;

ж + тв – равновесие твердой и жидкой фаз.

Точки:

А – равновесие AgCl(тв) - AgCl(ж;

С – равновесие AgBr(тв) – AgBr(ж);

В – точка минимума, в ней N₂^(ж)= N₂^(т)

4. Кривые охлаждения для:

N₂ =10%,

N₂ =40%,

N₂ =75%

f =K + C – r – Ф – L= 2+2-0-Ф-1=3-Ф

r = 0 (нет химических реакций);

K=2 (T,p);

L=1 (p-const)

В т.В L=2: p-const , N₂^(ж)= N₂^(т)

5. Дано: m = 2кг

φ₂ = 40%

Т = 425°С

Найти: ─ ?

─ ?

Решение:

1)

2)

6. Расплав, кристаллизующийся при минимальной температуре соответствует точке В, т.е. φ₂ = 75%. К системе нужно добавить 2-й компонент.

Дано: m = 2кг

φ₂⁽¹⁾ = 40%

φ₂⁽²⁾ = 75%

Найти:

Решение:

Задача 4 В. 4
1) Дано:
N2(ж)= 0,1; 0,2; 0,3; 0,35.
Найти ςк(ж) - ?
Таблица 1
N2(ж)	N2(ж)	Тн.к.(опытн) ,0С	Тн.к., К	ς1N(ж)
0,1	0,9	420	693	0,995
0,2	0,8	365	638	0,919
0,3	0,7	300	573	0,792
0,35	0,65	250	523	0,654
0	1	455	728	1
LnN2(ж)*ς2(ж)\N2(т)*ς2(т) = - ∆пл.h20(Т20,пл.)\R * (1\T - 1\T20,пл)
При заданых значениях N2(ж) N2(т)= 0. Поэтому считаем ς1N(ж)
LnN1(ж)*ς1(ж)\N1(т)*ς1(т) = - ∆пл.h10(Т10,пл.)\R * (1\T - 1\T10,пл)
Т.к. N1(т)=1 и ς1(т)=1 ,то
LnN1(ж)*ς1(ж)= - ∆пл.h10(Т10,пл.)\R * (1\T - 1\T10,пл)
Следовательно
ς1(ж)=1\N1(ж)*exp[ - ∆пл.h10(Т10,пл.)\R * (1\T - 1\T10,пл)]
T10,пл.=4550С=728 К
∆пл.h10(Т10,пл.)=3,16 ккал\моль=4,18*3,16*103 Дж\моль=1,32*104 Дж\моль
Пример расчёта:
ς1(ж)=1\0,9*exp[ -1,32*104\8,314 * (1\693 - 1\728)]
2) Зависимость ς1N(ж)(N1(ж))
3) Т(N2(ж))-?
LnN1(ж)= - ∆пл.h10(Т10,пл.)\R * (1\T - 1\T10,пл)
1\Т-1\Т10,пл.=R*lnN1(ж)\[- ∆пл.h10(Т10,пл.)]
1\Т=R*lnN1(ж)\[- ∆пл.h10(Т10,пл.)] + 1\Т10,пл.
Т=[R*lnN1(ж)\[- ∆пл.h10(Т10,пл.)] + 1\Т10,пл.]-1
где N1(ж)=1-N2(ж)
Пример расчёта:
Т=[8,314*ln0,9\[-1,32*104] + 1\728]-1=694,5=659К
Таблица 2
N2(ж)	N1(ж)	Т, К (теор.)
0,1	0,9	728
0,2	0,8	695
0,3	0,7	660
0,35	0,65	626
0	1	608
Понижение температуры кристаллизации 1-го компонента:
∆Т1=Т-Т10,пл.		Из табл.2 ∆Т1(теор)=Т(теор)-Т10,пл.			Из табл. 1 ∆Т1(оп)=Т(оп)-Т10,пл.
Таблица 3
N2(ж)	∆Т1(теор)	∆Т1(оп)		Пример расчёта:
0,1	-33	-35		∆Т1(теор)=695-728=-33К
0,2	-68	-90		∆Т1(оп)=693-728=-35К
0,3	-102	-155
0,35	-120	-205
0	0	0