Реферат: Теплоемкость органических веществ и ее прогнозирование методом Бенсона и при повышенном давлении

1. Рассчитываются теплоемкости при заданных температурах. Результаты расчета для 300, 400, 500, 600 и 800 К приведены в табл. 3.1.

Температурная зависимость теплоемкости имеет нелинейный характер и иллюстрируется рис. 3.1. Там же дан вид аппроксимирующего уравнения. Из рисунка видно, что принятым в таблицах Бенсона температурным диапазонам, действительно, свойственен близкий к линейному вид для температурных зависимостей теплоемкости.

2. Вычисляется теплоемкость при заданных температурах.

T = 325,0 K

= (228,7–174,25)/100×25+174,25 = 187,9 Дж/(моль×К);

= –0,0003×325² +0,7339×325–17,615 = 189,2 Дж/(моль×К);

Расхождение в оценках: (189,2–187,9)/187,9×100 = 0,7 % отн.

T = 487,5 K

= (277,15-228,7)/100×87,5+228,7 = 271,1 Дж/(моль×К);

= –0,0003×487,5² +0,7339×487,5–17,615 = 268,9 Дж/(моль×К);

Расхождение в оценках: -0,8 % отн.

T = 780,0 K

= (374,63–315,16)/200×180+315,16 = 368,7 Дж/(моль×К);

= –0,0003×780² + 0,7339×780–17,615 = 372,3 Дж/(моль×К).

Расхождение в оценках: 1 % отн.

Таблица 3.1

Тип атома или группы	Кол-во	Теплоемкость в Дж/(моль·К) при температуре, К
		300		400		500		600		800
		Парц. вклад		Парц. вклад		Парц. вклад		Парц. вклад		Парц. вклад
CH3–(C)	2	25,91	51,82	32,82	65,64	39,95	79,9	45,17	90,34	54,5	90,34
CH–(3C)	1	19,00	19,00	25,12	25,12	30,01	30,01	33,7	33,7	38,97	38,97
CH2–(С,Cb)	1	24,45	24,45	31,85	31,85	37,59	37,59	41,9	41,9	48,1	48,1
Cb-(H)	5	13,56	67,80	18,59	92,95	22,85	114,25	26,37	131,85	31,56	157,8
Cb–(C)	1	11,18	11,18	13,14	13,14	15,4	15,40	17,37	17,37	20,76	20,76
	10	174,25	228,7	277,15	315,16	374,63

Рис. 3.1. Температурная зависимость идеально-газовой теплоемкости изобутилбензола

Таким образом, прогнозирование теплоемкости при температурах, которые не кратны 100 К, может практически с равным успехом осуществляться как линейной интерполяцией “соседних” значений теплоемкостей при температурах, кратных 100 К, так и на основе аппроксимирующего их уравнения.

3.2. Теплоемкость органических веществ,

находящихся при повышенных давлениях [6]

Экспериментальные сведения о теплоемкости при высоких давлениях являются ограниченными. Поэтому прогнозирование теплоемкости оказывается неизбежным в большинстве практических расчетов. Поскольку речь идет о свойстве веществ в реальном состоянии, методы прогнозирования основаны на принципе соответственных состояний. При массовых расчетах широко используется подход, основанный на разложении Питцера, которое для теплоемкости принимает вид

,(3.7)

где w - ацентрический фактор,

- поправка к теплоемкости на давление, характеризующая поведение простого вещества,

- функция отклонения в поведении рассматриваемого вещества от поведения простого вещества,

- идеально-газовая теплоемкость вещества при рассматриваемой температуре,

- искомая теплоемкость,

R - газовая постоянная, равная 8,31441 Дж/(моль×К), или 1,98725 кал/(моль×К).