Термодинамика пәні және әдісіЖүйелер: тұйық, жабық, ашық Жүйенің ішкі энергиясы. Жұмыс. Жылу. Энталпия
жүктеу/скачать 44,53 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Еркіндік дәреже саны
- Клапейрон-Клаузис теңдеуінің математикалық өрнегін өрнегі.
- Гиббс фазалар ережесі. Гиббс фаза ережесі
- Бір компонетті жүйенің фазалық диаграммалары.
- Күй диаграммаларына талдау.
- Термиялық анализ.
- Сұйықтықтардың өзара ерігіштігінің түрлері. Ерудің жоғарғы және төменгі шекті температурасының анықтамасы.
- Коноваловтың бірінші және екінші заңдары.
| Фазалық ауысу - заттардың химиялық құрамы өзгермей, бір күйден екінші күйге өту процесі.
Тепе-теңдік гетерогенді жүйеге сыртқы факторлар арасынан тек қысым мен температура әсер еткенде, фазалар саны мен еркіндік дәреже санының қосындысы компонент санына екіні қосқанға тең. Гиббстің фазалар ережесі немесе тек фазалар ережесі: С- еркіндік дәреже саны; К-компонет саны; Ффаза саны; С = К – Ф + 2, 2-жүйе тепе-теңдігіне әсер ететін сыртқы фактор саны (температура,қысым). Еркіндік дәреже саны (жүйенің варианттылығы) деп жүйедегі фазалар санын өзгертпей жүйені,оның күйін,туынды өзгерісін толық сипаттау үшін қажетті термодинамикалық параметрлер санын атайды. Компонент деп-жүйеден жүйеден бөліп алуға болатын және жүйеден тыс бола алатын әрбір химиялық жеке зат. Клапейрон-Клаузис теңдеуінің математикалық өрнегін өрнегі. Клаузиуса – Клапейрона теңдеуіндегі: ΔVфп = V2 – V1 - фазалық ауысу кезіндегі заттың молярлық көлемінің өзгерісі, ( V2 айналу кезіндегі жылу сіңіру күйі.Клаузиуса – Клапейрона теңдеуі бір компонентті жүйенің күй диаграммасы қисығының ауытқуын түсіндіруге мүмкіндік береді. «Сұйық-бу» және «қатты зат –бу" ΔV әрқашан нөльден үлкен; сондықтан күй диаграммасындағы қисықтар осы тепетеңдікке сәйкес қисықтар әрқашан оңға ауытқыған. (Vг >> Vс , Vг >> Vқ ), Клаузиуса – Клапейрона теңдеуі: Гиббс фазалар ережесі. Гиббс фаза ережесі — термодинамикалық тепе-теңдіктегі гетерогендік жүйедегі фаза саны қоспалар санынан екеуден артық болуы мүмкін еместігі туралы заң.[1] �=�1�1+�2�2Гиббстің фазалар ережесі гетерогенді жүйедегі тепетеңдікті зерттеуге мүмкіндік береді және физикалықхимиялық талдау әдісінің теориялық негізі болып саналады. Экспериментті нәтижелер негізінде жүйе күйінің сыртқы сыртқы шарттарға (р мен Т) сызбалық (график) тәуелділігін құрады. Үштік нүктеде үш фаза тепе-теңдікте болады. Үштік нүктеде жүйе үшфазалы және еркіндік дәрежесі (С==1-3+2=0) нөлге тең; үш фаза температура мен қысымның тек қатаң белгілі мәнінінде ғана тепетеңдікте болады (су үшін үштік нүктеде: Р = 6.1 кПа и Т = 273.16 К. Бір компонетті жүйенің фазалық диаграммалары. Бір компонентті жүйелердің фазалық күйін анықтайтын параметрлер: қысым, температура және көлем. Бұл параметрлердің мәндерін координата осьтеріне (х, у, z осьтері) салсақ жүйенің күйін көрсететін көлемдік диаграмманы аламыз. Бірақ көлемдік диаграммаларды тұрғызу және оларды практикада пайдалану қолайсыз. Сол себепті бір компонентті жүйенің күйін көрсету үшін көбінесе жазық диаграммалар қолданылады. Жазық диаграмма көлемдік диаграмманың Р-Т жазықтығына түсірілген проекциясы болып табылады. Жазық диаграммаларда жүйенің фазалық күйін анықтайтын параметрлер қысым мен температура, ал жүйенің көлемі – олардың функциясы. Күй диаграммасында әрбір фазаға және бірнеше фазалардың жиынтығына белгілі бір геометриялық бейне (жазықтық, сызық, нүкте) сәйкес келеді. Бір компонентті жүйелердің күй диаграммасында жүйенің бір фазалық күйі жазықтықпен, екі фазалық күйі сызықпен, үш фазалық күйі нүктемен анықталады. Жазықтықтар мен сызықтар – жүйенің фигуратив нүктелерінің орны. Фигуратив нүкте деп қысым мен температура мәндерінің түйіскен нүктелерін айтады. Күй диаграммаларынан жүйеде неше фаза болатынын, фазалардың химиялық табиғатын және олардың бір-біріне айналу шектерін көруге болады. Күй диаграммаларына талдау. Күй диаграммасы (фазалық диаграмма) –бір-немесе көпкомпенентті заттардың тұрақты фазалық күйінің термодинамикалық параметрлерге тәуелділігін сипаттайтын диаграмма, (ол параметрлер температура T, қысым P, концентрация С т.б.). Күй диаграммасының әр нүктесі (фигуративті нүкте) берілген термодинамикалық параметрлердегі заттың фазалық құрамын көрсетеді. Берілген температура мен қысымда жүйенің тұрақты күйі Гиббс энергиясының минимумына сәйкес келеді. Бұл шарттан күй диаграммасындағы фаза шекарасын анықтаушы фазалық тепетеңдіктің теңдеуі шығады. Бір компонентті фазалық тепетеңдіктің теңдеуі осы фазалардың Гибсстің мольдық энергиясының тепе-теңдігімен өрнектеледі. Күй диаграммасы талдауы жүйедегі фаза санын, олардың шекараларының болуын, компонентердің әсерлесу сипатын анықтауға мүмкңндік береді. Күй диаграммасы талдауы екі принципке негізделген: үздіксіз принципі және сәйкестік принципі. Үздіксіз принципіне сәйкес, жүйе күйін анықтайтын параметрлердің үздіксіз өзгеруі, кейбір фазалардың қасиетің үздіксіз өзгертеді.Сол себепті жүйенің жалпы қасиеттері фазалардың табиғаты мен саны өзгергенше өзгереді. Жүйенің қасиеттері алғашқы фаза жойылып,жаңа фаза пайда болған кезде секірмелі түрде өзгереді. Сәйкестік принципі бойынша күй диаграммаларында әр фазаға немесе фазалар жиынтығына геометриялық кескін (жазықтық,сызық,нүкте) сәйкес келеді. Жазықтық дегеніміз біркомпонентті жүйедегі тепе-теңдік жағдайды бейнелейтін фигуративті нүктелер жиынтығы. Сызық дегеніміз екі фазалық тепе-теңдікті бейнелейтін жазықтықтар қиылысы. Үш сызықтың қиылысу нүктесі (үштік нүкте) үшфазааралық тепетеңдікке сәйкес. Фигуративті нүкте жүйенің белгілі жағдайын сипаттайтын параметрлер мәнін көрсетеді. Термиялық анализ. Екі компонентті жүйелердің бу қысымы, балқу температурасы, ішкі құрылысы мен структурасы, қаттылығы ток және жылу өткізгіштігі сияқты көптеген қасиеттерін және олардың болуына қажетті жағдайларды, алынған компонент құрамына тәуелділігін зерттейтін физхимияның бөлімін термиялық анализ дейді. Термиялық анализде құрам мен қасиет байланысын графикалық диаграмма арқылы сипаттайтын геометриялық әдіс кең қолданылады. Екі компонентті жүйелер өзінің құрамына енетін бір компоненттің температурасы, қысымы және концентрациясы секілді бірі-бірінен тәуелсіз параметрлер (өлшемдер) аркылы сипатталады. Ал, көбінесе, бір не екі компонентті жүйелердегі заттар балқығанда не қатайғанда, бұл құбылыстар тұрақты қысымда жүзеге асады. Екі компоненттің басты диграммалары жіктеледі: қатты ерітінділер мен қоспалар, химиялық қосылыстар түзбесе де, балқып сұйыққа айналғанда бірбірінде шексіз еритін компоненттер, балқыған сұйык күйінде өзара шексіз ери келіп, қатайғанда химиялық қосылыстар құрайтын компоненттер; балқыған сұйық күйінде шексіз еритін және қатты ерітінді беретін екі компонентті жүйелер. • Термиялық анализ әдісінің екі түрі кездеседі. Ол үшін зерттелетін екі компоненттің алдын ала есептелген концентрациялары бойынша бірнеше қоспасын әзірлеу керек. Дайындалған әрбір үлгіні бірнеше рет балқытып, олардың температураларының бірден-бір тұрақты орта мәнін табады. Бұл дайындалған әр қоспаның балқу температурасы болады. Енді осы үлгілерді кайтадан салқындатып, алғашқы кристалдың қандай температурада пайда болғанын анықтаймыз. Мұны да температураны тұрақты мәні алынғанша бірнеше рет қайталау керек. Осылай табылған температура мәні алынған қоспалардың қатаю (кристалдану) температурасы болады екен. Әдетте таза заттың балқу температурасы мен қатаю (кристалдану) температурасы бір-біріне сәйкес келеді. Мысалы, таза су нөл градуста мұзға, ал мұз суға айналады. Сосын қатты (кристалды) зат не қоспа балқып, сұйык, күйге ауысқанда олар көбіне мөлдір болады, ал алғашқы кристалдар пайда бола бастаған кезде, әуелгі мөлдір сұйық лайланады. Осылайша анықталған балку, қатаю температураларының дәлдігі 0,1°С, тіпті онан да кіші болады. Сұйықтықтардың өзара ерігіштігінің түрлері. Ерудің жоғарғы және төменгі шекті температурасының анықтамасы. Рауль заңын қолдану.Рауль заңынан оң және теріс ауытқулары. Кез келген затты еріткенде еріткіш буының қысымы төмендейтінін көптеген тәжірибе жүзінде көрсетті. Осы негізде ерітінді құрамы мен бу қысымының төмендеуі арасындағы байланысты Ф. Рауль ашты. Рауль заңының тұжырымдамасына орай, ерітінді бетіндегі еріткіш қысымының салыстырмалы төмендеуі, сұйықта еріген заттың мөлдік үлесіне тең: Оң ауытқу: егер ерітіндінің буының қысымы дәл осындай құрамды идеалды ерітіндінің буының қысымынан жоғары болса. Ерітінді буға тез айналады. Теріс ауытқу: егер ерітіндінің буының қысымы дәл осындай құрамды идеалды ерітіндінің буының қысымынан аз болса. Булану үдерісі қиын жүреді. Коноваловтың бірінші және екінші заңдары. жүктеу/скачать 44,53 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|