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 – 600 К. При данной температуре значение логарифма константы равновесия – 84,4102. 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 – 83. Нанесем полученный температурный интервал, рабочую точку и зависимость логарифма константы равновесия на график (рисунок 4). Так как температура плавления меди превышает температуру плавления соединения, будем учитывать только две точки при построении графиков и расчетах.

Рисунок 4 – 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 – 600 К:

1. Условие равновесия в системе:

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

3 Анализ процессов сублимации

3.1 Анализ сублимации олова Cu

1. Запишем уравнение реакции для процесса сублимации олова:

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

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 олова, необходимо воспользоваться формулами (7) – (10), но с учетом того, что удельная теплоемкость уже зависит от температуры. При температуре синтеза медь еще не претерпевает фазовый переход, для учетпа которого использовались бы соотношения (11) – (14). Результаты вычислений приведем в таблице 2. График температурной зависимости равновесного давления пара олова изобразим на рисунке 5. Приведем пример расчета для температуры синтеза – 600 К:

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

Таблица 2 – Значения рассчитанных термодинамических величин для процесса сублимации меди (Sn)

298	337,6000	133,2000	297,9064	-120,2991
388	337,3925	132,5915	285,9470	-88,6855
1358	295,7817	129,7029	119,6452	-10,6022
600	297,7526	123,0526	223,9211	-44,9100
773	298,1742	123,4742	202,7287	-31,5598

Пример расчета для температуры 600 К:

Рисунок 5 – График температурной зависимости равновесного давления пара меди

Из-за того, что при расчетах не учитывалось плавление меди (так как температура синтеза ниже температуры плавления меди), по данному графику было бы неверно определять температуру кипения меди. Аппроксимация двух точек дает следующий результат – примерно 1514 К, что на 1319 К ниже реальной температуры кипения меди. Для дальнейших расчетов примем теоретическую температуру кипения за расчетную (кроме п. 3.3).

Таким образом, экспериментально рассчитанное значение температуры кипения олова, которое было определенно из температурной зависимости (рисунок 5) составило – 1514 К. Сравним расчетное значение далее в пункте 3.3.