2. Задачи исследования.

Изучить термодинамические характеристики реакции газификации углерода: установить температурные зависимости константы равновесия lg К_Р=f(1/Т), изменения энергии Гиббса Gº=φ(Т) а также равновесного распределения кислорода и углерода.

3. Методика исследований.

Исследование проводится с помощью программного комплекса HSC-5 финской компании Outokumpu и программного комплекса «Астра-4».

3.1 Методика исследования равновесия по изменению энергии Гиббса (∆Gто)

Термодинамическая вероятность восстановления металлов определялась посредством расчета изменения энергии Гиббса (ΔG_T^o) по программе, разработанной в ЮКГУ [109]. Расчет ΔG_T^o проводили в температурном интервале 300-2100К по уравнению:

; (7)

г де - тепловой эффект химической реакции при 298К, представляющий разницу между суммой теплоты образования продуктов и исходных компонентов реакции:

; (8)

- изменение теплоемкости системы, представляющие собой разницу между теплоемкостями конечных и исходных реагентов:

. (9)

Обычно теплоемкость веществ зависит от температуры по следующему уравнению:

. (10)

Для расчета необходимо выразить посредством уравнения 2 в виде:

; (11)

где - разница между суммой коэффициентов “а” конечных веществ и суммой коэффициентов “а” исходных компонентов:

; (12)

- разница между суммой коэффициентов “b” конечных веществ и суммой коэффициентов “b” исходных компонентов:

; (13)

- разница между суммой коэффициентов “c” конечных веществ и суммой коэффициентов “c” исходных компонентов:

; (14)

- энтропия реакции при 298К, подсчитывается как разница стандартных энтропий про­дуктов и исходных компонентов реакции:

; (15)

- теплота фазовых переходов (для продуктов) берется со знаком + (плюс), а для исход­ных — (минус).

Количество интегралов в уравнении 1 зависит от количества фазовых переходов от 298 до Т.

При анализе равновесия реакций по ΔG_T^°, исходили из того, что термодинамическим условием равновесия химической реакции является равенство ΔG_T^°=0. Если ΔG_T^°<0, тогда равновесие смещено вправо. При ΔG_T^°≥0 прямая реакции тернодинамически невероятна. В соответствии с [114] Если ΔG_T^°≤-30 кДж/моль, тогда оценку термодинамической вероятности реакций можно вести по ΔG_T^°, т.к. при реальных значениях концентраций реагента величины ΔG_T^° должны быть меньше нуля. Если ΔG_T^° > 0 (например, 5-10кДж/моль) это вовсе не означает, что реакция термодинамически невероятна. Она вероятна, но имеет малую степень превращения. Даже при сравнительно больших положительных значениях ΔG_T^° (например, 30 кДж/моль) реакцию можно сдвинуть вправо, отводя продукт. Такие процессы известны, но они не относятся к равновесным и рассматриваться не будут. Для правильного вывода о степени сдвига равновесия (по величине ΔG_T^°) необходимо отнести ΔG_T^° к 1 молю вещества, например, к 1 молю ферросплава, или к 1 атому восстановленного металла, или 1 молю кислорода.