|
Фазовые равновесия |
|
Некоторый индустриальный процесс изготовления бензина ведет к смеси толуола (T) и октана (O). Давление пара смесей толуола и октана изучалось с целью проектирования процесса разделения. Следующая таблица мольных долей в жидкости (x) и газе (y) в равновесии была получена при общем давлени 760 mm Hg. Температура кипения чистого толуола - 110. 6 °C, а чистого октана - 125. 6°C. (A) Постройте диаграмму состояния в координатах "температура - состав" для смеси толуола и октана . (B) Определите состав пара в равновесии с жидкостью состава (i) xT = 0.250, (ii) xO = 0.250.t°C x y 110.6 1.0 1.0 110.9 0.908 0.923 112 0.795 0.836 114 0.615 0.698 115.8 0.527 0.624 117.3 0.408 0.527 119.0 0.300 0.410 120.0 0.203 0.297 123.0 0.097 0.164 125.6 0.0 0.0 Для демонстраций на лекции иногда полезно иметь диаграмму состояния, чтобы иллюстрировать концепции фазового равновесия. Например, создайте диаграмму двухкомпонентной системы "жидкость -пар" в координатах "температура - состав". Отметьте температуры кипения чистых компонентов и линии-образы жидкости и пара. Этиловый спирт - важный товарный продукт в химических отраслях промышленности. Следующая таблица дает точки кипения и составы как жидкости, так и паровой фазы для смесей воды и этилового спирта при 101.3 kPa (от Evans, Ind. Eng. Chem. 8, (1916):260). Из этих данных создайте и обсудите диаграмму состояния "температура - состав" для этой смеси. Давления пара Cl2 было измерено так, как показано в следующей таблице. T, K P,atm 227.6 0.585 238.7 0.982 249.8 1.566 260.9 2.388 272.0 3.483 283.15 4.934 294.3 6.807 305.4 9.173 316.5 12.105 327.6 15.676 ( A) До эры компьютеров, анализ таких данных делался вручную. Используйте хорошую бумагу (с сеткой 1mm2), карандаш и угольник для построения графика lnP от 1/T. Проведите прямую линию, наилучшим способом описывающую данные, и вычислите энтальпию испарения. ( B) Используйте компьютер, чтобы определить лучшую линейную подгонку в соответствии с методом наименьших квадратов и вычислите DHисп. melt.xls and meltcmpd.xls Используйте электронную таблицу (типа Excel), чтобы построить диаграмму состояния "состав - температура" для двухкомпонентной системы, чтобы проиллюстрировать равновесие "твердое - жидкость". Отметьте температуры плавления чистых компонентов, эвтектический состав и точку плавления, и равновесные линии ликвидуса и солидуса. Диаграммы, построенные таким образом, могут использоваться для обсуждения лекций (и при ответе на вопросы). Свойства многих реальных газов приводятся в Международном Справочнике физико-химических величин, Vol. 3, p 203, McGraw-Hill Book Co., Нью-Йорк, 1930. Например, давление паров неона как функция температуры: t°C P,torr -228.7 19800 -233.6 10040 -240.2 3170 -243.7 1435 -245.7 816 -247.3` 486 -248.5 325 Используйте эти данные, чтобы найти (A) нормальную точку кипения, (B) энтальпию испарения в нормальной точке кипения, и (C) константу правила Трутона для неона. |