Общие сведения. Определение глубины промерзания пород в зимний период

Определение глубины промерзания пород в зимний период

Лабораторная работа №4

Теплоты растворения некоторых веществ

Термодинамические константы некоторых веществ

ХОД РАБОТЫ

В сухой калориметр залейте, по указанию преподавателя, из бюретки 25 мл раствора NaOH или КОН определенной концентрации и закройте пробкой. Раствор выдержите в калориметре 10-15 минут до установления теплового равновесия и измерьте t _нач. Затем мерным цилиндром отмерьте 25 мл НСl или НNОз, быстро прилейте в калориметр, хорошо перемешайте и замерьте максимальную температуру раствора t °_кон.

Вычисление теплового эффекта реакции нейтрализации ведут по формуле

∆ Н = V ρ c ∆ t, Дж, (5)

где V - объем раствора в точке нейтрализации (V _НСl + V _NaOH),(мл);

ρ- плотность раствора (принять равной 1г/мл);

с - удельная теплоемкость раствора (воды); с = 4,184 Дж/г∙К;

∆ t -изменение температуры в процессе опыта.

Составьте уравнение реакции нейтрализации и рассчитайте теплоту нейтрализации эквивалента кислоты эквивалентом щелочи. Рассчитайте относительную ошибку опыта в процентах.

Таблица 1

Вещество	Фазовое состояние	∆ Н °298 обр кДж/моль	∆ G °298 кДж/моль	S °298, Дж/моль∙К
Ag	ТВ			42,58
Ag2O	ТВ	-31,15	-11,26	121,04
Al	ТВ			28,36
Al2 О3	ТВ	-1676,8	-1583,3	50,95
As	ТВ			35,63
As2 О3	ТВ	-619,2	-538,0	107,1
As2 О5	ТВ	-914,6	-772,4	105,4
Br2	Ж			152,31
Br2	Г	30,92	-3,13	245,35
Bi	ТВ			56,9
Bi2 О3	ТВ	-578,2	-497,7	151,0
С(графит)	ТВ			5,74
С(алмаз)	ТВ	1,89	2,83	2,38
СH4	Г	-74,86	-50,85	186,44
С2H2	Г	226,17	208,61	200,97
С2H4	Г	52,5	68,38	219,43
С2H6	Г	-54,78	-33,00	229,65
С3H8	Г	-103,92	-23,49	270,09
С4H6	Г	110,24	150,77	278,92
Продолжение таблицы
Вещество	Фазовое состояние	∆ Н °298 обр кДж/моль	∆ G °298 кДж/моль	S °298, Дж/моль∙К
н - С4H10	Г	-126,23	-17,17	310,33
H - С5H12	Г	-146,54	-8,37	349,18
С6H6	Г	82,98	129,75	269,38
С6H12	Г	-123,22	31,78	298,44
н – С6H14	Г	-167,30	-0,25	388,66
СH3OH	Ж	-239,61	-167,20	126.69
C2H5OH	Г	-234,5	-168,18	282,60
CO С12	Г	-220,27	-206,88	283,91
CO	Г	-110,60	-137,23	197,67
CO2	Г	-393,77	-394,64	213,82
CS2	Г	116,14	65,96	237,94
Са	ТВ			41,45
СаС12	ТВ	-796,30	-1011.50	104,70
СаО	ТВ	-635,51	-604.45	39,77
СаС2	ТВ	-59,90	-64,90	70,00
Сu	ТВ			33,20
СuО	ТВ	-162,10	-129,50	42,73
Сu2О	ТВ	-173,30	-150,60	92,99
С12	Г			223,17
F2	Г			202,85
Продолжение таблицы
Вещество	Фазовое состояние	∆ Н °298 обр кДж/моль	∆ G °298 кДж/моль	S °298, Дж/моль∙К
Fe	ТВ			27,15
FeO	ТВ	-265,00	-244,46	60,79
Fe2O3	ТВ	-822,70	-740,83	87,50
Fe3O4	ТВ	-1117,90	-1014,84	146,29
H2	Г			130,60
HF	Г	-270,90	-272,99	173,79
HCl	Г	-92,36	-95,36	186,91
HBr	Г	-36,30	-53,37	198,79
HI	Г	25,94	1,78	206,30
HI	Р	-55,20	-51,50	111,30
H2О	Ж	-286,02	-237,40	70,00
H2O	ТВ	-291,85	-234,08	39,40
H2O	Г	-241,98	-228,75	188,85
H2S	Г	-20,15	-33,83	193,86
H2Se	Г	33,00	19,72	218,97
H2Te	Г	154,39	138,49	234,30
I2	Г	62,24	19,37	260,58
I2	ТВ			116,23
Cd	ТВ			51,77
CdO	ТВ	-260,00	-229,30	54.80
Mg	ТВ			32,70
MgO	ТВ	-602,10	-569,82	26,96
N2	Г			191,50
Продолжение таблицы
Вещество	Фазовое состояние	∆ Н °298 обр кДж/моль	∆ G °298 кДж/моль	S °298, Дж/моль∙К
NO2	Г	33,50	51,58	240,32
NH3	Г	-45,80	-16,29	192,79
N2O4	Г	9,60	98,01	340,00
Na	ТВ			51,33
Ni	ТВ			29,90
NiO	ТВ	-239,70	-211,60	37,90
O2	Г			205,00
Оз	Г	142,30	162,70	238,80
P(красный)	ТВ	-18,41	8,37	22,80
P(белый)	ТВ			41,11
P2O5	ТВ	-1506,24	-1363,98	135,98
P2O5	Г	-2093,0	-1943,0	157,0
РС13	Г	-279,70	-260,63	311,92
РС15	Г	-367,20	-297,34	364,70
РН3	Г	5,44	13,39	210,10
Rb	ТВ			76,20
Rb2O	ТВ	-330,11	-290,79	109,62
S (ромб)	ТВ			31,88
S(моноклин)	ТВ	0,38	0,19	32,55
SO2	г	-297,10	-300,41	248,24
SO3	г	-396,11	-371,41	256,86
Si	ТВ			18,84
SiO2	ТВ	-862,10	-803,60	27,80
Zn	ТВ			41,66
ZnO	ТВ	-350,86	-320,88	43,67
Окончание таблицы
Pb	ТВ			64,80
PbS	ТВ	-100,40	-98,80	91,20

Таблица 2

Вещество	∆ Н °раств, кДж/моль	Вещество	∆ Н °раств, кДж/моль
NH4NO3	26,90	K2SO4	27,14
Na NO3	21,21	Na2SO4∙10H2O	78,51
K NO3	36.02	Cu SO4	-66,54
Na2СО3∙10H2O	66,58	CuSO4∙5 H2O	11,70
NaOH	-42,28	Ca С12	-76,04

Варианты домашних заданий

№ варианта	№ задач	№ варианта	№ задач
1.	5,20,35,59,78	13.	12,26,42,59,80з
2.	6,21,36,51.76	14.	14,13,28,43,69,80и
3.	7,22.37.52,79	15.	16,39,47,65,82
4.	8,23,39.55,80б	16.	13,42,55,80а
	1,17,33,49,78		9,25,41,57,80ж
6.	2,18,34,50,79		10,26,42,58,803
7.	3,19,35,51,80а		11,27,43, 59, 80и
8.	4,20, 36, 52,806		12,28,44, 60, 80к
9.	5,21, 37, 53, 80в		13, 29, 45.61, 80л
10.	6, 22, 38, 54, 80г		14,30,46, 64, 81
11.	7,23, 39, 55, 80д		15,31,47,65,82
12.	8, 24, 40, 56, 80е		16,32,48,66,83

Цель работы: исследование закономерностей формирования температурного поля в мерзлой и талой зонах и возможности управления процессом промерзания.

Верхние слои почвы в зимний период при отрицательной температуре атмосферного воздуха и поверхности Земли будут промерзать, а в летний период наоборот оттаивать.

Решение задачи о промерзании почвы, выполненное еще в XIX веке Стефаном, имеет следующий вид:

(4.1)

(4.2)

где - интегралы вероятности,

a₁, a₂ –температуропроводности талой и мерзлой горной породы,

t - температура атмосферного воздуха в данном районе °С,

Т_ср – среднегодовая температура почвы, °С, Т_ср, = t_ср + 2; t_ср – среднегодовая температура воздуха °С, t_ср,

Т₃ – температура поверхности Земли,

Т_фаз – температура фазового перехода, °С.

Коэффициент b_пр, характеризующий скорость углубления зоны промерзания, определяется из трансцендентного уравнения:

(4.3)

где r₂ – плотность талых пород, кг/м³;

L_фаз – теплота агрегатного перехода воды в лед (L_фаз = 335,2 кДж/кг);

w – весовая влажность (льдистость) грунта, доли ед.;

В свою очередь, глубина зоны промерзания составляет:

(4.4)

Тепловой поток, отводимый от промерзающих пород в окружающую среду, будет равен:

(4.5)

Уменьшение глубины промерзания пород достигается за счет нанесения на поверхность теплоизоляционного покрытия заданной толщины d_из и теплопроводности l_из. При этом соотношение теплопроводности к толщине теплоизоляционного покрытия должно удовлетворять равенству:

(4.6)

где Т'₃ – температура поверхности Земли после нанесения теплоизоляционного покрытия, °С.

Дата добавления: 2015-05-09