|
|
Диаграммы давление –состав и температура – состав для ревльных растворов
I)
II)
III)
IV) I – Растворы с незначительными положительными отклонениями. II – Растворы с незначительными отрицательными отклонениями. III – Расворы со значительными положительными отклонениями. IV – Растворы со значительными отрицательными отклоненями. «+» и «-» отклонения обусловлены разными факторами: Если разнородные молекулы в растворе взаимно притягиваются с меньшей силой, чем однородные, т.е. FA-B < FA-A, то это облегчит переход из жидкой фазы в паровую (по сравнению с чистыми жидкостями) и будут наблюдаться положительные отклонения. Усиление взаимного притяжения в разнородных молекулах (сольватация, водородная связь, образование химического соединения) затрудняет переход в газовую фазу и будут наблюдаться отрицательные отклонения. Растворы со значительными положительными или отрицательными отклонениями от идеальности способны образовывать азеотропные смеси, которые на диаграммах состояния изображены точкой с. Азеотропные смеси – это растворы при испарении которых получается пар того же состава, что и исходная жидкая смесь. В реальных растворах азеотропная смесь имеет самую низкую или самую высокую температуру кипения.При изменении внешнего давления изменяется не только Ткип,но и состав азеотропного раствора, т.е. азеотропная смесь не является хим. соединением. Азеотропные смеси образуются не только в системах со значительными отклонениями от з-на Рауля,но и в системах с незначительными отклонениями,если компоненты раствора имеют близкие Ткип, т.е. почти одинаковые давления пара над чистыми компонентами. В этом случае на диаграмме состояния появляется экстремум, лежащий в средней части диаграммы.Чем больше различие между Р01 и Р02 тем больше положение экстремума сдвинутов сторону одного из компонентов:при максимуме – в сторону более летучего;при минимуме – в сторону менее летучего. 10. Первый з-н Канавалова Пар над смесью 2х летучих жидкостей относительно богаче тем из компонентов, прибавление которого к смеси повышает общее давление пара при данной температуре или понижает температуру кипения. Графическое доказательство На основе рис. Можно показать, что в паровой фазе содержится больше НКК, чем в жидкой фазе, находящейся в равновесии с паровой фазой. Для доказательства этого нагреваем изобарически жидкость состава х1 до температуры кипения Тк. При этой температуре жид-ть испаряется и образуется пар состава у1, который при конденсации образует жидкость состава х2. Из рисунка следует, что у2 > у1, то есть в паровой фазе НКК содержится больше, чем в жидкой фазе. Следовательно, в паре содержится больше того компонента, который кипит при более низкой температуре.
I – область пара, II – область жидкости, III – область равновесия пара и ж-ти. Термодинамический вывод: исходя из уравнения Гиббса - Дюгема, которое для бинарной смеси жидкостей на небольшом удалении от экстремума можно записать в таком виде.
Подставляем в это выражение Х1=1-Х2:
Выделяем из dp1:
Давление p1 и р2 по з-ну Дальтона можно связать с составом паровой фазы: р1=(1-у2)Р и р2=у2Р Подставляем в предыдущее уравнение:
Полное давление по з-ну Дальтона равно сумме парциальных давлений: Р=р1+ р2 Дифференцируем dP=dp1 +dp2
Поделим на dx2
11. Методы разделения смесей. Ректификация. Автоматизированный процесс, приводящий к разделению жидкого раствора наз-ся ректификацией. Разделение смеси ведется в ректификационной калонне. Последовательность разделения сложной смеси у/в можно рассмотреть с помощью диаграммы. В начале жидкость состава х0 нагревается до температуры кипения Т0.При этой температуре выделяется из жидкости пар состава у0. Этот пар, проходя через патрубок, вступает в контакт с жидкостью (флегмой) на тарелке при Т1<Т0. При конденсации пара состава у0 в жидкости на I-ой тарелке выделяется теплота конденсации, за счет которой из жидкости состава х1 на этой тарелке выделяется пар состава у1. Этот пар обогащен более НК компонентом (у1>y0). Пар состава у0 конденсируется в жидкость состава х1. Пар состава у1 поступает на 2-ю тарелку, где часть его конденсируется в жидкость состава х2, и за счет теплоты конденсации выделяется пар состава у2 при температуре Т2 и.т.д. Температура в верхней части колонны снижается в ряду: Т0>T1>T2>T3>T4. Число ступенек на диаграмме температура-состав опред. число тарелок, кот. необходимо разместить в колонне для разделения раствора на отдельные компоненты. Разделяющая способность зависит от относительной летучести компонентов (чем α боьше тем разделение идет лучше),от конструкции тарелок.
Й з-н Коновалова. Жидкости, имеющие максимум или минимум на кривых давление -состав соответствуют минимумы и максимумы на кривых Ткип – состав, причем в точках минимума и максимума составы жидкой и паровой фазы равны. Отклонение свойств реальных растворов от св-в идеальных могут быть настолько большими, что кривые давления насыщенного пара или Ткип в зависимости от состава раствора могут иметь максимум или минимум давлении температуры кипения.
Максимум на кривых давление – состав появляется у р-ров жидкостей, полиэдры кот. однородного состава более прочны, чем полиэдры разнородного состава, и наоборот. В точках максимума или минимума давлений или Ткип составы жидкой и паровой фаз равны (х=у). Смеси такого состава называются азеатропами или неразделяющимися. При разгонке азеатропов с максимумом Ткип в отгоне будут содержаться жид-ть А или В, а в остатке –азеатроп, содержащий оба компонента (А+В). При разгонке жидкостей с минимумом Ткип с парами будет уходить из разгоночного аппарата азеатроп, а в остатке будет содержаться один из компонентов. Методы разделения гетероазеатропных смесей: 1) Химический метод разделения азеатропа (вода+спирт,с добавлением водоотнимающего агента, например СаО) 2) Разгонка в колоннах под вакуумом. 3) Разделение азеатропа путем перегонки с добавлением третьего компонента.(К раствору вода+спирт добавляем бензол.образуется двухслойная жидкость,кипящая при 64 ºС и давлении 1 атм. Остаток после отгонки бензольного раствора явл. абс. спирт). 13 Термодинамическое док-во II з-на Кановалова Жидкости, имеющие максимум или минимум на кривых давление -состав соответствуют минимумы и максимумы на кривых Ткип – состав, причем в точкх минимума и максимума составы жидкой и паровой фазы равны. Док-во: исходя из уравнения Гиббса - Дюгема, которое для бинарной смеси жидкостей на небольшом удалении от экстремума можно записать в таком виде.
Подставляем в это выражение Х1=1-Х2:
Выделяем из dp1:
Давление p1 и р2 по з-ну Дальтона можно связать с составом паровой фазы: р1=(1-у2)Р и р2=у2Р Подставляем в предыдущее уравнение:
Полное давление по з-ну Дальтона равно сумме парциальных давлений: Р=р1+ р2 Дифференцируем dP=dp1 +dp2
Поделим на dx2
В точке экстремума И кроме того первая производная
Откуда Это равенство выполняется при условии, что у2=х2,что и требовалось доказать.   Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
*еще два графика, но наоборот, т.е минимум давление, максимум температура
