11. Задачи термодинамического анализа

Роль термодинамического анализа в ХТ определяется решением 4 задач:

1. Установление принципиальной возможности протекания предполагаемого химического процесса (критерий: изменение изобары или ).

2. Определение энергетических (тепловых) эффектов ХТП, необходимых для составления энергетических (тепловых) балансов и расчета затрат энергии на проведение того или иного ХТП.

3. Расчет максимально возможных степеней превращения исходного сырья и выходов продуктов при проведении обратимых процессов.

4. Определение диапазона температур и давлений, при котором рационально (оптимально) осуществление ХТП.

1. (изобарно- изотермический потенциал)

Температура, в градусах Цельсия, постоянна; давление, в МПа, постоянное.

1 способ

2 способ

Условие принципиальной осуществимости протекания химической реакции в прямом направлении без затрат является уменьшение свободной энергии системы (Гиббса) .

- желательно, - желательно.

3 способ: (уравнение Темкина-Шварцмена) применение двойных интегралов.

4 способ: из изотермы Вант-Гоффа.

Вычисление теплового эффекта химической реакции с помощью .

1. Тепло образования

2. Тепло сгорания

Тепловой эффект равен разности суммы исходных и суммы продуктов, с учетом стехиометрических коэффициентов. Основано на определении: сгорание всегда идет с выделением тепла. .

12. Равновесие Принцип Ле-Шателье и его применение в хт. Равновесная степень превращения

К химическому равновесию применяют второе начало термодинамики в его общем виде, т.е. одним из условий одним из условий химического равновесия является его стремление к максимальному значению энтропии. В состоянии равновесия дальнейшее превращение энтропии не происходит, т.е. ΔS =0.

Влияние основных параметров технологического режима (температура, давление, инерты, концентрация) на равновесие в гомогенных и гетерогенных системах определяются принципом Ле-Шателье, в соответствии с этим принципом:

В системе, выведенной внешним воздействием из состояния равновесия, происходят изменения, направленные к ослаблению воздействия выведения системы из состояния равновесия.

Для увеличения выхода :

1. температуру уменьшить (тепловой эффект химической реакции).

2. давление повысить (критерием влияния давления на смещение равновесия является число молей; реакция идет с уменьшение давления).

3 концентрация

Влияние на равновесную степень превращения ( ) температуры, давления и избытка одного из компонентов.

13.Константа равновесия и способы ее выражения

Любой процесс, обратимо идущий, характеризуется следующими равновесными параметрами:

1) константа равновесия:

2) равновесная концентрация:

3) равновесные степени превращения:

4) равновесные выходы:

;

Способы выражения константы равновесия.

Существует 3 основных способа выражения константы равновесия:

1. Через концентрацию компонентов

2 . Через парциальные давления

3. Через молярные доли компонентов

П-произведение, «+»- продукты реакции, «-»- исходные вещества.

Выражение константы равновесия будет зависеть от соотношения стехиометрических коэффициентов. При составлении необходимо обратить внимание на размерность концентраций. Численные значения зависят от формы записи стехиометрического уравнения.

От каких параметров зависит численное значение константы равновесия?

и для идеальных газов зависят только от температуры , от давления не зависят, а также от мольного соотношения и от наличия или отсутствия разбавителей, и от других параметров. Для реальных газов (что условно применяется к реальным газам в ХТ под давлением > 50 атмосфер).Чем выше давление реального газа, тем ниже константа. зависит от всех параметров.

Между различными выражениями константы равновесия существует математическая связь. Эта связь выражается через два известных уравнения: уравнения Менделеева-Клапейрона и закона Дальтона.

Между и :

- приращение числа моль газов, в следствие прохождения химической реакции. п может быть > 0 и <0.

Между и :

Между и :

Можно определить константу равновесия, а затем равновесные концентрации продуктов реакции.