Реферат: Фазові рівноваги та діаграми стану
де r – теплота випаровування при даній температурі в ккал1кг·мол;
Vп — молярний об’єм пари в м3 /кг·мол ;
Vж — молярний об’єм рідини в ма /кг-мол.
В області невисоких тисків пари молярний об’єм рідини дуже малий у порівнянні з молярним об’ємом пари, тому без великої похибки можна величиною Vж знехтувати, приймаючи Vж =0. Тоді
де R=1,99 ккал/кг·мол·°К.
При цих умовах рівняння приймає наступний вид:
або
або
При невеликих інтервалах температур величина r має приблизно постійне значення. Тоді інтегрування рівняння дає
де C – стала інтегрування.
По цьому рівнянню зручно вести практичні розрахунки, тому що воно є рівнянням прямої залежності логарифма тиску від зворотньої величини абсолютної температури. Якщо для якої-небудь однієї температури Т відомий тиск Р, то, знаючи величину r , можна з знайти числове значення константи C, після чого побудувати пряму в координатах lgP,
і по ній знаходити значення Р для будь-яких інших температур.
Якщо величина r також невідома, те для побудови діаграми необхідно знати тиски при двох температурах, скласти два рівняння і, вирішуючи їх, визначити значення r іС .
Рівняння можна інтегрувати в межах від T1 до Т2 і відповідно від Р1 до Р2, тоді одержимо нове рівняння для визначення тиску насичених парів в залежності від температури:
Виходячи з умови прямолінійності функції, можна побудувати діаграму, що зв'язує тиск пари будь-якої речовини з тиском пари деякої стандартної речовини.
Відкладемо по осі ординат (рис.2) температуру кипіння стандартної речовини (води), а по осі абсцис - температуру кипіння різних речовин, при яких тиск їхньої пари такий ж, як і пари стандартної речовини. Лінії постійного тиску, що з'єднують температури кипіння даних речовин, що відповідають температурі кипіння стандартної речовини при тому ж тиску, зображуються на діаграмі у вигляді прямих. Так, наприклад, пари аніліну при 80° мають такий же тиск, як і пари води при 20°, і якщо останнє відомо, то може бути визначений і тиск пари аніліну при 80°.
Для зручності користування діаграмою (рис.2) будується додатково діаграма залежності тиску водяної парі від температури (рис.3). По цій діаграмі знаходять, наприклад, що при 20° тиск пари води дорівнює 18 мм рт. ст.; це і буде тиском пари аніліну при 80°. Так як пряма може бути побудована по двох точках, то для нанесення на діаграму лінії температур кипіння даної речовини необхідно знати принаймні дві температури кипіння при двох відповідних тисках. При цьому одною точкою може служити завжди відома температура кипіння речовин при 760 мм рт. ст.,а другою будь-яка інша температура при будь-якому іншому тиску. Якщо друга температура невідома, то її можна визначити по рівнянню. Існує й інший, більш точний метод побудови кривої залежності тиску парі від температури. По осі ординат (шкала логарифмічна) відкладають тиски, а по осі абсцис — відповідні температури (рис.4); шкала осі абсцис нерівномірна, і її масштаб підібраний так, що залежність логарифма тиску деякої стандартної речовини (води) від температури виражається прямою лінією.
Після побудови лінії для води наносять лінії для парів інших речовин.
Переваги такої діаграми полягає в тому, що для близьких один до одного речовин того самого гомологічного ряду лінії температур кипіння сходяться в одній точці. Тому, якщо дана речовина належить до групи речовин, що мають загальну точку, то досить визначити експериментально лише одну точку (температуру кипіння при 760 мм рт. ст.), а другою служити загальна для всієї групи точка перетинання ліній.
Рис. 2. Діаграма для визначення тиску пари різних речовин у залежності від температури.
Двохкомпонентні системи .
Якщо система складається з двох або більшої кількості компонентів, то її стан і рівновага залежить не тільки від температури і тиску, але і від кількісного складу фаз.
Двохкомпонентна система, що складається з двох фаз, за правилом фаз має два ступені свободи;