химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

едовательно

Q = U2-U1 + A = 0

откуда

U,-U1+P2V2~PlVl = Q

u2-\-p.2y2=,uL + Plvx

т. е.

Таким образом, процесс перехода газа сквозь пробку в заданных условиях (т. е. адиабатно и при постоянных рг и р2) происходит при постоянной энтальпии и может быть назван также нзэнтальп-н ы м.

Процесс прохождения газа сквозь узкие отверстия, сопровождающийся резким понижением давления, называется дросселированием газа. Частным случаем дросселирования, проводимого в определенных условиях, является опыт Джоуля—Томсона.

Мерой снижения температуры газа при его дросселировании является веtdT\

личина aj=\ — \ , называемая коэффициентом Джоуля—Томсона. Величина \др 'н

этого коэффициента находится из уравнения (I, 40): dH={h+V)dp+CpdT. Принимая во внимание, что d#=0, находим, что

/д7\\ h+ V

«J~\dp)H- Ср

Подставив значение h из уравнения (III, 23) (стр. 92), получим:

Tl%r)-V

С r

(IV, 73>

* При постепенном уменьшении давления до очень малых величин числитель в уравнении (IV, 73) становится равным RTIp—V; при р-*0 эта величина стремится не к нулю, а к малой конечной величине (см. стр. 135).

Для идеального газа h=—V [см. уравнение (I, 44); стр. 53] и ау=0, т. е. дросселирование идеального газа проходит без изменения температуры*.

Для реальных газов коэффициент Джоуля—Томсона в общем случае не равен нулю и зависит от давления и температуры. Однако при определенных значениях р и Тон становится равным нулю. Этим значением р и Т соответствуют точки инверсии эффекта Джоуля—Томсона, так как когда давление и температура газа достигают указанных значений, происходит изменение (инверсия) знака коэффициента ctj.

Приближенно можно найти точку инверсии путем использования урав нения состояния реального газа, например уравнения Ван-дер-Ваальса.

(dV\

Заменим! —I в уравнении (IV, 73) его выражением из уравнения (I, 9): \дТ/ р

'ЁИЛ _ (*L\ I (EL

тогда

»/ = —1?7^ГТЛ — (IV, 74)

С

LP \dV iT

По уравнению Ван-дер-Ваальса:

[дт )v~v-b> \dv)T-~- {V-b? +

Подставив эти значения в уравнение (IV, 74), находим:

RT RTV 2а_ RT (V — Ь) RTV 2а

V — Ь + (V— bf ~ Vй ~~ (V— bf + (V — bf ~ Va

т

RTb 2а

(V — bf ~ V2

СР \dV /т

Инверсия эффекта Джоуля—Томсона имеет место, когда числитель выражения (IV, 75) равен нулю, т. е. когда

RTib 2а

(V — bf "~ V2 откуда —температура инверсии:

2a(V~bf

г<='—ш*— (IV'76)

При малых давлениях, когда объем велик по сравнению с 6, последней величиной в числителе уравнения (IV, 76) можно пренебречь, тогда

При дросселировании газа при температурах, меньших температуры инверсии, газ будет нагреваться, ибо при этом, как видно из уравнения (IV, 75),

Более точное решение уравнения (IV, 75) показывает, что при каждом давлении (в известном интервале) имеются две температуры инверсии, между которыми «0. Найденная выше по приближенному уравнению температура

ииверсии соответствует нижней из этих температур.

На рис. IV, 13 изображены инверсионные кривые для воздуха: вычисленная по уравнению состояния Ваи-дер-Ваальса и опытная (по данным Ноэлля), качественно совпадающие между собой.

гоо зоо

~р, атм

Расчет коэффициента Джоуля— Томсоиа и нахождение инверсионных кривых различных газов имеют большое значение для техники получения низких температур, в которой используется процесс дросселирования газов. Так, для водорода верхние температуры инверсии при давлениях 1 и 100 атм равны соответственно —73 и —92 °С. Следовательно, при комнатных температурах дросселирование водорода приведет к его нагреванию (cCj <0).

Рис.

IV, 13. Инверсионные кривые для воздуха:

/—по уравнению Ван-дер Baaп ьса; 2—по данным Ноэлля.

Чтобы при дросселировании водорода температура снижалась, необходимо сначала, отнимая теплоту (например, жидким воздухом), охладить его до температур ниже -100 °С.

Важную роль коэффициент играет при исследовании свойств реальных газов, являясь одной нз величин, определяемых экспериментально*. По экспериментальным значениям ctj и Ср может быть, например, вычислена энтальпия—одно из основных термодинамических свойств реальных газов. В самом деле, из уравнений (IV, 73), (III, 23) и (I, 40) видно, что

'J Р

а ,С

дТ

V =

Следовательно, убыль энтальпии прн переходе от идеального газа к реальному при давлении р определится так:

рj^P

а ,Сп dp

(IV, 78

§ 14. Закон смещения равновесия (Правило подвижного равновесия)

Исходя из общих уравнений термодинамики, можно сформулировать не только условия равновесия, что было сделано выше (см. стр. 125), но и условия, позволяющие предсказать, в каком

Из опыта определяется средняя величина а., равная

Pa—Pi

направлении сместится равновесие при изменении того или иного параметра системы. В каждом конкретном случае эти условия можно выразить определенными неравенствами.

Такие неравенства, показывающие, в каком направлении сместится равновесие двух фаз чистого вещества, можно получить с помощью уравнения Клапейрона—Клаузиуса. В самом деле, легко видеть, что

страница 59
< 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

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


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

 

 

Реклама
http://taxiru.ru/laytboks-u/
www.mebell.ru интернет магазин
уголок потребителя заказать москва
http://www.prokatmedia.ru/notebook.html

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
(11.12.2017)