Лекция Лекциялар модуль. Жүйенің термодинамикалық тепе-теңдігі Кіріспе. Термодинамиканың негізгі анықтамалары мен түсініктемелері
жүктеу/скачать 75.57 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ұсынылған əдебиет тізімі 8 лекция
Өзіндік бақылау сұрақтары.Мольдік концентрация анықтамасы. Массалық концентрация анықтамасы. Нақты газ қоспасының қысымы, көлемі. Парциал қысымы. Дальтон заңы. Амага заңы. Бойль-Мариотт теңдеуі. Басы артық функциялар деп нені айтады? Екінші вириалдық коэффициенттің температураға заттың концентрациясына тəуелділігі. Екінші вириалдық коэффициенттің заттың концентрациясына тəуелділігі. Бенедикт-Вебб-Рубин теңдеуі. Ұсынылған əдебиет тізімі 8 лекцияФазалық тепе-теңдік. Бірінші текті фазалық ауысулар жəне осы ауысулар кезіндегі жылулық эффектілер. Екінші текті фазалық ауысулар. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Таза заттың үш фазасының тепе-теңдігі. Түйінді сөздер: сұйық, газ тəріздес, фаза, бу сызықтары, критикалық, температура, көпкомпонентті, жүйе, тепе-теңдік, бинарлық, қатты дене, балқу, қатаю, қорытпа, ерітінді, бу. . Қысқаша мазмұны. Егер бинарлық жүйеде екі фаза тепе-теңдікте қатар өмір сүрсе, онда Гиббстің фазалар ережесі бойынша бұндай жүйе екі еркіндік дəрежеге ие. Олай болса мұндай жүйенің күйін сипаттайтын р, Т, х1, х2 төрт шаманың екеуі тəуелсіз болады да, қалған екеуі солардың функциясы болады. Əдетте, екі айнымалыларды қарастырмау үшін, бір тəуелсіз шаманы тұрақты деп, белгілейді, содан кейін тəуелді айнымалылар мен бір тəуелсіз шаманың арасындағы байланыстарды іздестіреді. Сондықтан сұйық - бу тепе-теңдігін бинарлық жүйеде зерттегенде келесі тəуелділіктерді анықтайды: ps(T)x1, ps(T) x2 , ps(x1)T, ps(x2)T, Ts(x1)p, Ts(x2)p, x1(x2)p, ,x1 (x2)p. Концентрациясы x2 кебу қаныққан будан dN1 заттың молі сұйыққа изобарлық-изотермдік ауысқанда, ∆s2-1 энтропия мен ∆v2-1 – көлемнің өзгерісінің 1 мольге қатынасы былай анықталады: (∂p/∂T) x2 =, ∆s2-1/∆v2-1. Осы теңдеудегі энтропия өзгерісін энтальпияға ауыстыруға болады. Р-Т диаграммада х=const кезінде қаныққан будың температураға тəуелділігін көрсету керек. Тұрақты температурада қаныққан ерітіндінің қысымымен (фазалық тепе-теңдікте р қысым қанығу қысымы рs бір) сұйық ерітіндінің концентрациясы арасындағы байланыс былай анықталады: ps1 (1-x1)+ps2 x1=p, демек ps1, ps2 тұрақты. Осы өрнектен T=const болғанда, x1 шығарып, p мен x2 арасындағы байланысты табады: 1/p=1/p (1-x2)+1/ps2 x2 . Бұл байланысты бинарлық ерітінді үшін P-x диаграммасында суреттейді. Тұрақты температурада x1 мен x2 арасындағы байланыс мынаған тең: x2 = x1 / β((1-x1)+ x1, мұндағы β= ps1(T)/ ps2(T). T=const болғанда, осы қатыстар бинарлық екіфазалық жүйенің параметрлері арасындағы байланыстарды толығымен қамтиды. p=const болғанда, н қолданады. Онда буды идеал газ, ал булану жылуы температураға тəуелді емес деп Клапейрон-Клаузиус теңдеуі, келесі қатысты табады: ln ps= - r/RT+C. Идеал бинарлық сұйық - бу екіфазалық жүйенің тепе-теңдігі жəне фазалық ауысуы үшін негізгі ерекшеліктер мынадай болады. 1) Фазалық тепе-теңдікте фазалар температурасы мен қысымы бірдей, ал жалпы жағдайда концентрациялары əр түрлі. 2) Фазалық ауысу жабық жүйеде (эат мөлшері тұрақты) немесе қысым тұрақты немесе температура тұрақты жағдайда өтеді. Осы кезде басқа параметрфазалық ауысудың басынан аяғына дейін ақырлы шамаға өзгереді. Оны Т-x диаграммасынан көруге болады. Тұрақты температура мен тұрақты қысым кезінде x2 жəне x1 байланысы əр түрлі. Қатты дене-сұйық тепе-теңдігін зерттегенде, алдымен қатты қорытпаның балқу температурасын немесе ерітіндісінің қатаю температурасын білу қажет, егер олардың концентрациялары белгілі болса. Егер қатты фазаны (1) деп, ал сұйықты (2) деп белгілесек, онда бинарлық жүйедегі қатты дене-сұйық тепе-теңдігі қысым жоғары болмаса, былай жазылады: φ11 (T,x1)= φ12 (T,x2); φ21 (T,x1)= φ22 (T,x2). Егер қорытпа мен ерітінді идеал болса, онда қойылған сұрақтардың шешілуі қарапайым. Қатты дене-сұйық тепе-теңдігінің шарттары былай анықталады: (T/T1балқу)L 1/RT(1-x1)+ (T/T2 балқу)L2/RTx1=1; (T/T1балқу)- L 1/RT(1-x2)+ (T/T2 балқу)- L2/RTx2=1. Осы теңдеулердің Т-х – графигінде екі қисық бар: 1 қисық –солидус қорытпалардың балқуының басталуын көрсетеді, 2 қисық - ликвидус қатаюдың басталуын көрсетеді. Кəдімгі булану сияқты; диаграммадағы 1 қисықтың асты-қатты фаза, 2 қисықтың үсті – сұйық, ал олардың арасы екіфазалық жүйе: қатты+сұйық. Сонымен балқу немесе қатаю Т-х – графигі арқылы талданады. Идеал емес қатты дене-сұйық жүйесінде заттың қатты фазасы жарым-жартылай араласады немесе толық араласпайды. Сондықтан Т-х-диаграммада қатты фазаның араласпайтын аймағының шекарасы белгіленеді; онда эвтектік температурасы анықталады. Сұйық-бу фазалық ауысуын қарастыру əдісі барлық басқа ауысуларға да жарамды. Алдымен Т-х-фазалық диаграммада идеал жүйені қарастырамыз. Осы кезде алынған барлық нəтижелер сапалы түрде идеал емес жүйелерде де орындалады. Қаныққан күйде сұйық бар делік. Т-х-фазалық диаграммада 1 нүкте. Егер p=const жағдайда сұйыққа жылу беріп, оны толығымен буға айналдыруға болады (2 нүкте). 2 нүкте температура 1 нүктеден жоғары. Заттың бір моліне (немесе 1 кг) 1 күйден 2 күйге ауысу үшін p=const кезінде берілген rp жылу мөлшерін буланудың интегралдық жылуы деп атайды. Керісінше конденсацияланудың интегралдық жылуы (2күйден 1 күйге ауысу) буланудың жылу мөлшеріне тең, бірақ таңбасы оған қарама-қарсы. Егер булану Т=const өтсе, онда жылу берілуі қысымның өзгерісімен өтед жəне ол тұрақты температурадағы rТ буланудың интегралдық жылуы делінеді. Бұл шамалардың мəндері əр түрлі. Практика жүзінде өте жиі өтетін процестерде сұыйығымен тепе-теңдіктегі будың аз мөлшері қажет болады (3 нүкте). Осы жағдайда тұрақты қысымда 1 моль (немесе 1кг) алынған буға жұмсалған жылуды q диф буланудың дифференциалдық жылуы деп атайды. Осыған ұқсас Т=const кезінде q pбу Тбу диф буланудың дифференциалдық жылуы анықтаалды. Осылай p=const жəне Т=const кезінде конденсацияланудың дифференциалдық жылулары табылады. Сонымен таза затқа қарағанда бинарлық ерітінділерді сипаттайтын жылулық эффектілер көп. Тіпті идеал жүйелер үшін бұл жылулық эффекттерді аналитикалық түрде анықтау күрделі, ал идеал емес ерітінділер, қорытпалар үшін анықтау мүмкін емес. Сондықтан бинарлық ерітінділердегі фазалық ауысу кезіндегі жылулық эффектер мəселелері диаграммалар көмегімен есептеледі. жүктеу/скачать 75.57 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|