Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Уравнение Клаузиуса-Клапейрона




Равновесие в однокомпонентной двухфазной системе.

Рассмотрим двухфазную однокомпонентную систему. При равновесии в соответствии с теоремой равновесия Гиббса:

.

Так как состав фаз постоянен, то химический потенциал компонента зависит только от внешних параметров р и Т:

.

Продифференцировав, получим

.

Так как химический потенциал чистого компонента – есть парциальная мольная энергия Гиббса (), то

,

где - мольная энтропия компонента в первой и второй фазах соответственно;

- мольный объем компонента в первой и второй фазах соответственно.

Преобразуем:

.

Разность - есть изменение мольной энтропии при переходе вещества из фазы «′» в фазу «″», то есть это энтропия фазового превращения. Тогда

Изменение энтропии при фазовом превращении

,

где – мольная теплота фазового перехода;

Тф.п. – температура фазового перехода,

следовательно,

. (2.6)

Полученное уравнение (2.6) – уравнение состояния однокомпонентной двухфазной системы Клаузиуса-Клапейрона.

Применим полученное уравнение к различным процессам.

В процессе плавления производная dp/dT показывает, на какую величину нужно изменить давление, чтобы изменить температуру плавления вещества на 1 градус. Для большинства веществ плотность ρ т > ρ ж, тогда и . Следовательно, с повышением давления температура плавления будет увеличиваться. Если ρ т < ρ ж, например, для воды (глицерина или висмута), то и и с повышением давления температура плавления будет снижаться.

Для процесса возгонки твердого вещества или испарения жидкости можно допустить, что . Если паровую фазу можно считать идеальной, то в соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона

,

тогда уравнение (2.6) запишется:

.

Разделив переменные и проинтегрировав в определенных пределах в узком интервале температур, считая постоянной величиной, получим

, (2.7)

где – среднее значение мольной теплоты фазового перехода в интервале температур от Т 1 до Т 2.

На основе полученного уравнения (2.7) можно рассчитать:

1) температуру кипения вещества Т2 под давлением р2, если известна температура кипения Т1 этого вещества под давлением р1 и величина средней мольной теплоты испарения;

2) давление насыщенного пара индивидуального вещества р2 при температуре Т2, если известно давление насыщенного пара р1 при температуре Т1 и средняя мольная теплота испарения;

3) среднюю мольную теплоту испарения или возгонки вещества, если известны значения давления насыщенного пара вещества при двух температурах.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2013-12-11; Просмотров: 574; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.