По аддитивности молярных долей компонентов.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

r = S r_i N_i (3.1.4)

где N_i - молярная доля i-го компонента

По аддитивности объёмных долей компонентов.

r = S r_i V_i (3.1.5)

где V_i - объёмная доля i-го компонента

Исходя из массовых долей компонентов.

r = S r_i M_i/M_mI (3.1.6)

где M_i - массовая доля i-го компонента газа;

M_m _i - молярная масса i-го компонента газа, кг/кмоль.

3.1.3. ОБЪЁМНОЕ РАСШИРЕНИЕ ГАЗОВ

Коэффициент объёмного расширения газов также следует из уравнений состояния газа.

Уравнение Менделеева-Клапейрона

b=(¶lnV/¶T)_P = 1/T (3.1.7)

Уравнение Ван-дер-Ваальса

Как видно из п. 3.1.1., непосредственно вычислить коэффициент объёмного расширения газа из уравнения Ван-дер-Ваальса сложно. Алгоритм расчёта таков.

1. Для заданного давления – Р – вычисляют приведённое давление π = Р/Р_С.

2. Для заданной температуры – Т – находят два опорных значения: Т₁=Т+2,5 и Т₂=Т-2,5. Вычисляют два опорных значения приведённой температуры: Θ₁= Т₁ /Т_С и Θ₂= Т₂ /Т_С.

3. Используя формулы (3.1.4) - (3.1.4в), рассчитывают значения молярного объёма:

- V₁ = V(π; Θ₁);

- V₂ = V(π; Θ₂);

4. Вычисляют значение коэффициента объёмного расширения

b=(¶lnV/¶T)_P = = { Т₁- Т₂=5}= (3.1.8)

3.2. ЖИДКОСТИ

Сведения о денситометрических свойствах (плотности и объёмном расширении) жидкостей приведены в ряде изданий [ ]. Почти все методы расчёта плотности жидкостей относятся к состоянию насыщения, т.е. равновесия с паром. Обычно реальное состояние жидкостей достаточно близко к насыщенному; поэтому данное приближение применимо к практическим случаям.

3.2.1. МОЛЯРНЫЙ ОБЪЁМ И ПЛОТНОСТЬ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ КИПЕНИЯ

Существует ряд аддитивных инкрементных методов вычисления этих важных показателей. Параметры некоторых из них приведены в таблице 3.1.

Исходя из значений молярного объёма, плотность можно вычислить по формуле

r_b = (3.2.1)

M_m – молярная масса, г/моль.

Таблица 3.1 – Значения инкрементов для расчётов молярных объёмов жидкости

при нормальной температуре кипения V_b

Структурный фрагмент				Значение, см³/моль			Структурный фрагмент			Значение, см³/моль
				Метод Шредера		Метод Ле Ба				Метод Шредера		Метод Ле Ба
1				2		3	4			5		6
Углерод				7		14,8	С=С			7
Водород				7		3,7	СºС			14
Кислород (кроме отмеченных случаев)				7		7,4	Цикл			-7
- метиловые простые и сложные эфиры						9,1	трёхчленный					-6,0
- этиловые простые и сложные эфиры						9,9	четырёхчленный					-8,5
- высшие простые и сложные эфиры						11,0	пятичленный					-11,5
- кислоты						12,0	шестичленный					-15,0
- соединения с S, P, N						8,3	нафталиновое					-30,0
Азот				7			антраценовое					-47,5
-имины						15,6	Фтор			10,5		8,5
- первичные амины						10,5	Хлор			24,5		24,6
- вторичные амины						12,0	Бром			31,5		27,0
Сера				21		23,5	Йод			38,5		37,0
Приближенные значения V_b для простых веществ
Вещество	Значение, см³/моль	Вещество	Значение, см³/моль		Вещество			Значение, см³/моль	Вещество		Значение, см³/моль
H₂O	18,9	O₂	25,6		N₂			31,2	CO		30,7
H₂	14,3	CO₂	34,0		SO₂			44,8	NO		23,6
N₂O	36,4	NH₃	25,8		H₂S			32,9	OCS		51,5
Cl₂	48,4	Br₂	53,2		J₂			71,5

3.2.2. ПЛОТНОСТЬ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Значение плотности при температурах Т_Х<0,9T_КР можно вычислить из известной плотности жидкости при некоторой опорной температуре Т₀, используя корреляционные соотношения. В данном пособии предлагается метод Ганна-Ямады [1].

r _T_Х= r _T₀ (3.2.2)

Где

F_T₀ = 0,33593 – 0,33953 T_r + 1,51941 T_r² - 2,02512 T_r³ + 1,11422 T_r⁴ при 0,2£ T_r £0,8 (3.2.2.а)

F_T = 1 + 1,3(1-T_r)^1/2 lg(1-T_r) - 0,50879(1-T_r) - 0,91534 (1-T_r)² при 0,8< T_r <1 (3.2.2.б)

Г = 0,29607 – 0,09045 T_r - 0,04842 T_r² при 0,8< T_r <1 (3.2.2.в)

T_r – приведённая температура;

w - фактор ацентричности Питцера [формула (2.1.)]

3.2.3. КОЭФФИЦИЕНТ ОБЪЁМНОГО РАСШИРЕНИЯ

Коэффициент объёмного расширения в диапазоне температур от Т₁ до Т₂ по известным (справочным или расчётным) значениям плотности r_Т1 и r_Т2 вычисляют по формуле

b = (3.7)

3.2.4.ПЛОТНОСТЬ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Экспериментальные данные о плотности многокомпонентных жидкостей (смесей, растворов) приведены в ряде справочных изданий [1-5]. Однако эти данные относятся преимущественно к бинарными системам; в основном – к водным/водно-органическим растворам. Поэтому расчётные методы также весьма важны. В наиболее общем виде плотность многокомпонентной системы можно рассчитать по феноменологической формуле

r_0Т = (3.8.)

Где r_0Т – плотность смеси (раствора) при температуре Т, кг/м³;

M_X_I - массовая доля компонента I;

r_I_Т – плотность компонента I при температуре Т, кг/м³;

f_I – коэффициент изохорности компонента I (коэффициент контракции).

Как известно, физическая химия подразделяет все растворы на идеальные (атермальные изохорные: DH=0; DV=0); регулярные (атермальные неизохорные: DH=0; DV¹0); реальные (термальные неизохорные: DH¹0; DV¹0). Идеальные (точнее, близкие к ним по свойствам) растворы сравнительно редки; в большинстве случаев образование раствора сопровождается заметными изменениями энтальпии и объёма; причём эти изменения довольно сложны. Коэффициент изохорности (контракции) f приближённо характеризует степень неаддитивности объёмов компонентов при образовании раствора в определённом диапазоне концентраций.

Таблица 3.2 – Значения коэффициентов изохорности

Компонент	Вид раствора
Компонент	Водный	Смеси полярных органических веществ с водой	Смеси полярных ор-ганических веществ	Смеси полярных и непо-лярных огани-чеcких веществ	Смеси неполярных органических веществ
Вода	1	0,95…1,00	0,99…1,01*	0,99…1,01	-
Полярные апротонные вещества	0,96…1,00	0,98…1,02	0,98…1,01	0,98…1,01	0,99…1,01*
Полярные протонные вещества	0,95…1,00	0,96…1,01	0,99…1,01	0,99…1,01	0,99…1,01*
Соли карбоновых кислот, алкоголяты и феноляты	0,85…0,95	0,90…0,95	0,93…0,98	0,93…0,98*	-
Неполярные вещества	0,98…1,02*	0,93…0,98	0,99…1,01	0,99…1,01	0,99…1,01
Серная кислота	0,68^0…20 0,76^20…50 0,8^50…90	0,75…0,85	0,90…0,95	~1	~1
Азотная кислота	0,71^0…20 0,76^20…50 0,90^50…90	0,85…0,95	0,90…0,95	~1	~1
Хлороводород	0,55^0…15 0,75^15…40	0,75…0,85	0,90…0,95	~1	~1
Едкое кали и соли калия	0,45…0,55	0,55…0,65	-	-	-
Едкий натр и соли натрия	0,35…0,50	0,45…0,55	-	-	-

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 549; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!