МегаПредмет

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса - ваш вокал


Игровые автоматы с быстрым выводом


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека


Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Определение числа фаз, независимых компонентов и степеней свободы





Исследование 1

Для удобства последующих расчётов составляем таблицу исходных данных, используя материал [1-3].

Таблица 2

Исходные данные для термодинамического исследования реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

№ п/п Вещество кДж/моль S Дж/моль*К Коэффициенты в уравнение a+bT+c'T^-2, Дж/моль*К
        а b*10^3 c *10^-5
BiF3 -904,35 136,07 90,44 56,94
H2 130,60 27,28 3,26 0,50
Bi 56,90 18,79 22,59
HF -268,80 173,86 26,92 3,43 1,09

1.1.1.Расчёт изменения изобарной теплоемкости и теплового эффекта реакции

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры определяется законом Кирхгофа

(1)

где - стандартный тепловой эффект реакции при 298 К; - изменение теплоёмкости системы в результате протекания реакции.

Последняя величина рассчитывается по уравнению

(2)

где Cp,i – мольная изобарная теплоёмкость i-го вещества, определяемая из уравнения

Cp,i = (3)

ni-стехиометрический коэффициент i-го вещества в равнении реакции.

Для исследуемой реакции, после подстановки в уравнение (2) ni, оно примет вид

∆Cр= . (4)

Определим температурные зависимости Cp,i:

 

Определим расчётные уравнения Для чего подставим уравнения (5a, 5b, 5c, 5d) в уравнение (4)

Cp =[6*(26,92+3,43* +1,09* )+(2*(18,79+22,59* )]-[2*(90,44+56,94* )+3*(27,28+ =-63,62-9,78* +5,04* . (6)

Рассчитаем значения при различных температурах: 400, 420, 440, 460, 480, 500,520, 540К.

Таблица 3

Величина при различных температурах для реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

T, K
∆Cp Дж/K -64,3 -64,9 -65,3 -65,8 -66,2 -66,4 -66,9 -67

 

 

График зависимости ∆Cp=f(T)

 

Определим значение

(7)

 

 

Уравнение (7) имеет вид

) (8)

или в числовом виде


=195900Дж.

Рассчитаем

 

 

Таблица 4

Величина при различных температурах для реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

T,K
,кДж 189,31 188,21 186,85 185,49 184,13 182,76 181,39 180,06

 

График зависимости ∆ =f(T)

 

 

Расчёт изменения энтропии реакции

Изменение энтропии системы определяется по уравнению

(10)

Значение определяется по формуле

(11)

)= (6 173,86+ 2 56,90) – (2 136,07+ 3 130,60)=493,02 Дж/К

Рассчитаем (12)

 

 

Рассчитаем по этому уравнению изменения энтропии для температур 400, 420, 440, 460, 480, 500, 520, 540К.

Таблица 5

Величина при различных температурах для реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

График зависимости ∆

T,K
Дж/К 487,18 486,97 486,77 486,59 486,36 486,26 486,16 485,97

 

 

Расчёт изменения стандартной энергии Гиббса

При расчёте изменения стандартной энергии Гиббса для реакции воспользуемся уравнением Гиббса-Гельмгольца

. (13)

 

Таблица 6

Значения изменения стандартной энергии Гиббса

при различных температурах

T,K
,кДж -5,8 -16 -28 -38 -49 -61 -71 -82

 

График зависимости ∆ =f(T)

Вывод уравнения зависимости константы равновесия от температуры

Константа равновесия связана с изменением стандартной энергии Гиббса соотношением

ln Kp = - . (14)

После подстановки выражения (13) в уравнение (14) получим

ln Kp = - . (15)

 

 

Уравнение (15) можно записать в виде

ln Kp = (A/T) + B, (16)

где А и В – постоянные, которые соответственно равны:

A = - ; (17)

B = /R. (18)

Уравнение (16) отвечает линейной зависимости ln Kp = f(1/T).

Таблица 7

Величины констант равновесия при различных температурах



T
1/T* , 2,5 2,3 2,2 2,1 2,08 2,0 1,9 1,8
ln Kp 1,76 4,7 7,7 10,1 12,4 14,7 16,6 18,3
Kp 0,56 1,57 2,04 2,34 2,51 2,68 2,80 2,90

 

 

График зависимости LnKp от обратной температуры

 

 

A = tga = ln = 0,102-1,76/2-2,5*10³=-3316

Определим численное значение B

B = lnKp1 – A*1/T1 =0,102+(3316*2*10⁻³)=6,734

Приближенное уравнение зависимости константы равновесия от температуры имеет вид

lnKp =-3316/Т+6,734

По значениям коэффициентов А и В рассчитаем величину среднего теплового эффекта реакции и изменение энтропии . Согласно уравнениям (17)-(18) имеем :

3316*8,31=27555,96Дж.

6,734*8,31=55,95

Исследование 2

В этом исследование нужно для рассматриваемой системы рассчитать число степеней свободы, определить возможное направление протекания реакции при заданных условиях, а также состав газовой фазы системы в состоянии равновесия

 

Определение числа фаз, независимых компонентов и степеней свободы

Рассматриваемая система состоит из трёх фаз : двух твёрдых фаз BiF3 и Bi, а также одной газообразной, представляющей смесь газов H2 и HF. Итак, ф=3.

 

Связь между веществами, входящими в рассматриваемую систему, выражается уравнением реакции. Следовательно,

k = m – r = 4-1 = 3. (20)

Число степеней свободы равно числу параметров системы, которые можно изменить в некоторых пределах так, чтобы число и природа фаз оставались прежними. По правилу фаз Гиббса

C = k + n – ф , (21)

где n – число внешних параметров, влияющих на состояние равновесия системы. Обычно это давление и температура, т.е n = 2.

 

Для рассматриваемой системы

c = k + 2 – ф = 3+2-3 =2.





©2015 www.megapredmet.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.