2.3 Выбор рабочей точки и анализ условий протекания процесса

Определим рабочий диапазон температур, который равен . Таким образом, получим следующий температурный интервал: . Выберем температуру из данного диапазона – 750 К. При данной температуре значение логарифма константы равновесия – 29,0197. Выберем рабочую точку при той же температуре так, чтобы логарифмы произведения давлений паров различались не более чем на 2 у.е.

Тогда пусть значение логарифма произведения реальных давлений паров при той же температуре – 28. Нанесем полученный температурный интервал, рабочую точку и зависимость логарифма константы равновесия на график (рисунок 3).

Рисунок 3 – Анализ возможности протекания процесса и выбор рабочей точки

Таким образом, имеем рабочую точку с координатами: .

Исследуем условия, обеспечивающие протекание основного процесса в прямом направлении и условие равновесия в системе при температуре синтеза – 750 К:

1. Условие равновесия в системе:

2. Условие, при котором реакция протекает в прямом направлении:

3 Анализ процессов сублимации

3.1 Анализ сублимации висмута Bi

1. Запишем уравнение реакции для процесса сублимации висмута:

Константа равновесия в данном случае будет определяться однозначно и зависеть только от парциального давления газообразного висмута:

2. Рассчитаем параметры реакции при температуре 298 К с помощью ранее использованных формул (2), (3), (4), (5) и (6):

3. Для дальнейших расчетов при температурах ниже, чем температура плавления висмута, необходимо воспользоваться формулами (7) – (10), но с учетом того, что удельная теплоемкость уже зависит от температуры. Для расчетов при температурах выше температуры плавления висмута используем формулы (11) – (14). Результаты вычислений приведем в таблице 2. График температурной зависимости равновесного давления пара висмута изобразим на рисунке 4. Приведем пример расчета для температуры синтеза – 750 К:

	(11)
	(12)
	(13)
	(14)

Таблица 2 – Значения рассчитанных термодинамических величин для процесса сублимации висмута (Bi)

298	209,6000	130,3000	170,7706	-68,9598
493	206,7486	122,9388	146,1398	-35,6714
545	205,9883	121,4725	139,7857	-30,8649
750	195,5587	122,9587	103,3397	-16,5808
880	193,0756	120,4756	87,0571	-11,9048

Пример расчета для температуры 750 К:

Рисунок 4 – График температурной зависимости равновесного давления пара висмута

Таким образом, экспериментально рассчитанное значение температуры кипения висмута, которое было определенно из температурной зависимости (рисунок 4) составило – 1739,25 К. Сравним расчетное значение далее в пункте 3.3.