химический каталог




Анорганикум Том 1

Автор Г.Блументаль, 3.Энгельс, И.Фиц, В.Хабердитцль и др.

емы, в которых возможна изменение количества вещества за счет его притока или выноса из системы называют открытыми. Если такой процесс невозможен, систему называют замкнутой. Следует отличать еще изолированную систему, в которой невозможен обмен с внешней средой не только веществом, но и энергией. В изолированных системах энергия всегда остается постоянной. Термодинамическое исследование открытых систем приобрело важное значение при переходе к живым организмам, которые находятся в обмене веществом с внешней средой. Эти системы также широко используются при моделировании непрерывных процессов в химической промышленности, где в химический реактор (систему реакторов) непрерывно поступают исходные вещества, а на выходе—конечные продукты. Теория открытых процессов (систем) достаточно хорошо разработана, поскольку исторически она возникла одновременно с термодинамикой необратимых процессов, однако при дальнейшем изложении теория открытых процессов не будет рассматриваться более глубоко.

19,2. Изотермические, изобарические и адиабатические

процессы

19.2.1.

Для лучшего понимания общего подхода к физико-химическим методам изучения термодинамических процессов рассмотрим подробнее изменение функции состояния «, а также параметров w и q для изотермических, изобарических и адиабатических процессов.

Изотермическое расширение и сжатие

Еще Гей-Люссак установил, что внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема (второй закон Гей-Люссака). Для этого он провел следующий опыт: два сосуда соединены трубкой с краном (рис. Б,20); в одном из сосудов содержится газ, из другого сосуда газ откачивается; после открывания крана газ устремляется в вакуумированный сосуд, однако при этом не наблюдается изменения температуры, т. е.

(198)

Однако для реальных газов это соотношение не выполняется. В большинстве случаев при расширении сжатого газа при нормальной температуре происходит его охлаждение (эффект Джоуля—Томоона), так как при его расшире* нии преодолеваются силы притяжения между молекулами, аналогично тому как это происходит при испарении жидкостей. (Ознакомьтесь с применение*1 эффекта Джоуля — Томсона для сжижения газов.)

Рассмотрим изотермическое расширение идеального газа, находящегося в цилиндре с поршнем, от объема oi до объема v2. Как указывалось в предыдущем разделе, этот процесс протекает обратимо в том случае, если внешнее давление, против которого совершается работа, в каждый момент времени бесконечно мало отличается (на dp) от давления в цилиндре. Согласно второму закону Гей-Люссака, u = const, du=0; тогда первый закон термодинамики записывается в следующем виде: —dq = dw=—pdv (199)

Рис. Б 20. Расширение газа i вакуум (опыг Гей-Люссака).

Увеличение объема от Vi до а2 в процессе расширения в соответствии с законом Бойля — Мариотта вызывает понижение давления от р, до р2. Для обратимого процесса (так как dp»0) внешнее давление и давление в цилиндре почти равны, поэтому можно подставить р, полученное из уравнения состояния идеального газа p=nRT/v в (199):

(200)

—dq=dw = -nRT-?- —nRT lnL

Таким образом, в изотермическом процессе расширения газа внутренняя энергия системы, преобразованная в работу против внешнего давления, восполняется за счет притока теплоты. В рассмотренном здесь случае обратимого проведения процесса совершенная работа идентична максимальной полезной работе, которая, как показано ниже, равна изменению функции состояния. Минимальная обратимая работа сжатия, необходимая для перевода системы в исходное состояние, равна RT\n(v2jv{). При необратимом проведении процесса (потери на трение, 4р>0) часть полезной работы теряется, переходя в теплоту. В предельном случае расширения газа в вакуум работа не совершается, однако для возвращения в исходное состояние необходима работа по крайней мере не меньшая, чем соответствующая уравнению (200).

Пример. Требуется вычислить минимальную работу изотермического расширения идеального газа в количестве 1 моль от давления 1 МПа до 0,1 МПа пРи температуре 0°С и количество теплоты, поступившей из внешней среды.

Решение.

ш = —(/=,— 8,314 Дж-моль-1-К-1-273 К-1 моль-2,3031г 1/0,1

w = — q = —5,23 кДж/моль

Максимальная полезная работа равна 5.23 кДж, эквивалентное этой работе количество теплоты поступает из внешней среды.

222

Химическая термодинамика

Первый закон термодинамики

223

19.2.2.

Изобарно-изотермические процессы

Многие процессы (фазовые превращения, некоторые химиче-ские реакции) протекают в изобарно-изотермических условиях в связи с чем необходимо выяснить, как изменяются в этих условиях w, q, и и h. Рассмотрим, например, испарение жид. кости при постоянном давлении, в процессе которого совершается работа против внешнего давленияdw=—pdv; w=—p(v2—oj (201)

(202)

При испарении жидкости всегда v2>Vi (обычно 1 моль жидко-сти занимает объем 20 мл, а 1 моль пара — около 20 л), так что можно пренебречь объемом жидкости Vi по сравнению с объемом ее пара. у2. Предположив, что в газовой фазе, полученной при испарени

страница 75
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257

Скачать книгу "Анорганикум Том 1" (8.12Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
80XR001BRK
вентилятора 06-300 6.3 цена
база строительных паспортов
ROSA Nevada

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(13.12.2017)