2. Расчет рабочих температур двух компонентов

Найдем температуры источников, используя расчеты, проведенные ранее для процессов сублимации двух компонентов. Воспользуемся графиком аппроксимирующих давления источников паров компонентов А и B (рисунки 4 и 5).

Пользуясь уравнениями аппроксимирующих давления источников паров компонентов А и B из рис. 4 и 5, имеем

Температуры источников паров компонентов А и В:

Рисунок 8 – Распределение температур внутри реактора

3. Оценка возможности окисления компонента а

Запишем уравнение химической реакции окисления:

Тогда константа равновесия

Проведем расчет термодинамических параметров при температуре 298 К по формулам (1) … (5). Результаты расчета сведем в таблицу 7. Приведем сам расчет для температуры 298 К:

Теплоемкость при Т <

Теплоемкость при Т >

Пример расчета для температуры 750 K

Уравнению Гиббса-Гельмгольца для температуры 750 K

Логарифм константы равновесия при заданной температуре

Таблица 7 – Расчетные значения термодинамических параметров

298	-557,7	-181,00	-503,762	203,43
493	-554,5	-172,84	-469,290	114,55
750	-550,4	-196,39	-403,108	64,68
1210	-584,8	-194,87	-349,007	34,71
1409	-583,3	-193,69	-310,391	26,51

Реакция будет протекать при

Рассматриваются два случая:

1) без откачки воздуха, [6]

2) с откачкой, [6]

Логарифмы константы равновесия соответственно

Построим полученную температурную зависимость на рисунке 9. Здесь же отметим уровни натуральных логарифмов двух значений давлений:

Рисунок 9 – Анализ условий окисления германия

Определим температуру, при которой окисление прекратится. Воспользуемся условием, что будет равен Приравняем уравнение аппроксимирующей прямой равновесной линии к :

При решение данного уравнения получаем температура, при которой прекратится окисление Ge.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы, мы изучили структуру, химические и физические свойства нашего соединения.

Рассчитали и построили зависимость логарифма константы равновесия от температуры для основного процесса. Был найден рабочий диапазон температур, и на основе температурной зависимости была выбрана оптимальная температура для синтеза соединения, согласно расчетам - 750 К. Также была определена рабочая точка на основе условий протекания реакции в прямом направлении.

Для определения температур в зонах сублимации компонентов Ge и Se₂ проводился термодинамический анализ процессов сублимации каждого из компонентов. Так же была получены графики температурной зависимости равновесного давления пара для Ge и .

В процессе определения областей гомогенности и нахождения парциальных давлений компонентов, соответствующих стехиометрическому составу пара, были построены диаграммы. Также определены необходимые парциальные давления каждого из компонентов и их рабочие температуры.

В пункте пять проведены расчеты фактических парциальных давлений паров элементов внутри реактора, а также определены температуры, которые требуется поддерживать в областях, где происходит процесс сублимации двух компонентов селенида германия.

В завершающем разделе курсовой работы были изучены условия окисления германия в ситуациях, когда процесс осуществляется при полной откачке кислорода из реакционной камеры и при его отсутствии. При выбранной рабочей температуре T=750 К окисления не избежать ΔG_T <0.