Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Карапетьянц М.Х. Примеры и задачи по химической термодинамике учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

10.67 Mб

Скачать

☆

1 / 311 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

М. X. КАРАПЕТЬЯНЦ

Примеры и задачи

по химической термодинамике

ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ, ИСПРАВЛЕННОЕ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебного пособия для студентов химических и химико-технологических специальностей вузов

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Х И М И Я » МОСКВА 1974

541

У Д К 541.11/123(076)

	М. X. Карапетьянц f			у	- А£//?~Г^	"""""
		Примеры и задачи		по химической'термодинамике. Изд. 4-е,
	испр. М., «Химия», 1974.
		302 с ; 46 табл.; 62 рис.
		Книга	представляет собой четвертое издание учебного по
	собия по		курсу химической термодинамики. Она содержит
	186 примеров и 396 задач				(с ответами).
		Примеры и задачи соответствуют основным разделам хи
	мической термодинамики и связаны, главным образом, с техно
	логией неорганических производств и химической переработки
	топлива.
		Для решения примеров и задач широко использованы при
	ближенные вычисления, графические методы расчета и различ
	ные эмпирические и полуэмпирические закономерности.
		Книга предназначена для студентов химико-технологиче
	ских институтов и -химических факультетов других вузов. Она
	полезна также для преподавателей вузов, работников промыш
	ленности, исследовательских институтов и проектных органи
	заций.
К'	0254-011	11-74				541
	050{01)-74

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Из предисловия к первому изданию											5
Предисловие			к	четвертому			изданию				6
Список	важнейших				обозначений						7
Глава	1.	Первое		начало термодинамики							9
Глава	I I . Тепловые эффекты, теплоемкость и энтальпия										17
1.	Закон		Гесса								17
2.	Термохимические					закономерности					25
3.	Теплоемкость				и	энтальпия					29
4.	Теоретическая				температура				горения		42
5. Влияние температуры на тепловой эффект реакции											47
Глава	111.	Второе начало термодинамики									56
1.	Энтропия										56
2.	Термодинамические						потенциалы				73
Глава	IV.	Реальные			газы						. 80
1.	Соотношения давление—объем—температура—состав										80
2.	Фугитивность										92
3.	Теплоемкость										99
4.	Энтальпия										ЮЗ
5.	Дроссельный				эффект						107
Глава	V. Однокомпонентные						гетерогенные			системы	113
1.	Уравнение			Клапейрона — Клаузиуса							113
2.	Методы сравнительного расчета температурной зависимости давления										126
	насыщенного				пара						126
3.	Критические				параметры						131
4. Теплоемкости сосуществующих фаз и теплоты фазовых превращений											133
Глава	VI. Обобщенные					методы		расчета			144
1.	Газы		. . . . . . .								144
2.	Равновесие				жидкость—пар				. .		156
Глава	VII.		Растворимость								160
1.	Влияние			температуры							160
2.	Влияние давления										174
3.	Взаимная			растворимость				жидкостей		, , , , , ,	183
1*

Содержание

Глава

VIII.

Давление

пара

растворов

.193

1. Неограниченно

смешивающиеся

жидкости

193

Ограниченно

смешивающиеся

несмешивающиеся

жидкости

. .

. 203

Глава

IX. Константа

равновесия

изменение

стандартного изобарного по

тенциала

.211

1. Расчет

К и ДС° по равновесным

данным

211

Расчет

К и ДО0 по термическим

данным

227

Г лава

X. Равновесное

превращение

245

Расчет

равновесного

превращения

245

Влияние различных факторов

на

степень

полноты реакции .

. . .

253

Расчет

равновесия

сложных

процессов

262

О т в е т ы н а з а д а ч и

271

главе

271

главе

I I

271

главе

I I I

273

главе

274

главе

275

главе

V I

277

главе

V I I

278

главе

V I I I

280

главе

281

главе X

282

П р и л о ж е н и я

I . Атомные

веса

некоторых элементов

(1971 г.)

285

I I . Поправки

для

приближенного

расчета

стандартных

теплот

обра

зования,

теплоемкостей

и энтропии (в

состоянии

идеального

газа)

286

A. Свойства

основных

соединений

286

Б. Поправки

на

первичное

замещение водорода группой СНз .

. 287

B. Поправки

на вторичные замещения водорода группами

СНз

• 287

Г. Поправки

на

замещение

одинарных

связей

кратными .

. . .

288

Д. Поправки

на группы,

замещающие

группу

СНз

288

I I I . Термодинамические

величины

для

одномерного

гармонического

осциллятора

289

IV. Характеристические

частоты для

расчёта теплоемкости газов по

уравнению

( I I , 16)

290

V. Таблица

функций Тарасова

(Ci, С2 ,)и Дебая

(С3 ) . . .

. . .

290

V I . Средние

теплоемкости

некоторых

газов между 0

и t°C .

. . .

291

V I I .

Константы уравнения

Ван-дер-Ваальса

для некоторых

газов

. .

293

V I I I .

Критические

температуры

и давления

некоторых

жидкостей .

293

IX.

Значения

у Для т от

1 до 35

294

Константы уравнения

(IX, 21)

295

X I .

Значения

- ( G ° - H o 0

) / t

и Д Я 0 для графита

и некоторых

газов

296

X I I .

Соотношения

между

различными

единицами

энергии

298

X I I I .

Пересчетные

значения для некоторых единиц измерения

. .

. 298

XIV .

Четырехзначные

логарифмы

299

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Настоящая книга представляет собой учебное пособие к курсу химической термодинамики. Содержащиеся в ней примеры и за дачи охватывают наиболее существенные и характерные разделы курса, что должно помочь учащимся усвоить элементарные методы термодинамических расчетов как общих, так и специальных, свя занных с отдельными процессами химической технологии.

Тематика примеров и задач отражает главным образом	вопро
сы технологии неорганических производств и химической	перера

ботки топлива, в связи с чем основное внимание уделено газовым системам.

В каждом разделе пособия дано краткое теоретическое введе ние, содержащее необходимые для расчетов уравнения и формулы, затем следуют примеры с подробными решениями и задачи. При меры содержат все данные для расчетов и могут быть использова ны для самостоятельного решения. При составлении пособия автор старался избежать одинаковых примеров и задач (с той "же фор мулой, теми же величинами, но с другими объектами).

Для большего приближения к практике пособие знакомит уча щихся с приближенными методами вычислений, графическими приемами расчетов, некоторыми полуэмпирическими и эмпириче скими закономерностями. Результаты расчетов по возможности со поставляются с экспериментальными данными или с вычислениями по другим методам, что позволяет оценить точность различных способов и границы их применения.

Значительная часть примеров и задач составлена по опублико ванным работам отечественных исследователей; эксперименталь ные данные взяты также из справочников и монографий. Отдель ные задачи заимствованы из различных задачников и учебников.

1950 г.

П Р Е Д И С Л О В ИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ

В настоящее издание внесены некоторые коррективы, связан ные в основном с терминологией и обозначениями, а также ис ключены указания на журнальные статьи, справочники и моно

графии, из которых

были заимствованы

экспериментальные

или

расчетные данные,

положенные

в основу

составленных

автором

примеров

и задач. Эти указания были даны

в предыдущих

изда

ниях (см., например, М. X. К а р а п е т ь я н ц ,

Примеры

задачи

по

химической термодинамике.

Изд. 3-е. М.,

Росвузиздат,

1963).

ряде

случаев исключение

сделано

для

таблиц

Вукаловича

(М. П. В у к а л о в и ч .

Термодинамические

свойства

водяного

па

ра. М., Госэнергоиздат,

1946).

СПИСОК ВАЖНЕЙШИХ

ОБОЗНАЧЕНИЙ*

А — работа, кал;

С(СР, Cv,

С р а

в н , С * а в н

) — теплоемкость,

кал/град;

— энергия

Гельмгольца

(изохорный

потенциал), — A F r — максимальная

работа,

кал;

f — ругитивность, атм;

G — энергия Гиббса

(изобарный

потенциал),

Д<5Р , т — максимальная по

лезная

работа, кал;

Н — энтальпия, АН — изобарный

тепловой эффект, кал **;

К — константы

равновесия,

константа распределения;

М — молекулярный вес, г;

N. — мольная

доля г'-го компонента;

Р — давление, атм или мм рт. ст. (мм);

Q — теплота

(кал);

R — универсальная

газовая

постоянная

(1,98719 ± 0,00013

кал/град)***;

S — энтропия,

кал/град;

Т — абсолютная температура, "К;

t — температура, °С;

U — внутренняя

энергия,

AUv

— изохорный

тепловой

эффект, кал;

V — объем, мл;

Д — конечное

изменение

свойств

(положительная величина

означает

увели

чение) ;

р. — дифференциальный

дроссельный эффект,

град/атм;

я — отношение

давления

критическому

давлению

(приведенное

давле

ние) ;

р— плотность, моль/мл;

т— отношение абсолютной температуры к абсолютной критической темпе

ратуре (приведенная температура);

/ * Единицы измерения экстенсивных свойств отнесены к 1 моль; обозначе ние последнего в знаменателе опускается; другие единицы опускаются и указы ваются в тех случаях, когда они не совпадают с принятыми.

** В разделах	1 и 2 главы I I приняты килокалории (ккал).
*** Значение	R	в дальнейшем принято равным 1,987 кал/град =»
= 82,06 мл • атм/град =		8314,4 дж/град.

8	Список важнейших	обозначений
В е р х н и е	и н д е к с ы (как правило, относятся к фазе):

° — свойство чистого вещества или свойство вещества в стандартном со стоянии; '

*— свойство вещества, когда система находится в идеализированном со стоянии, отвечающем бесконечно малому давлению;

г — относится к газообразному (парообразному) состоянию;

ж— относится к жидкому состоянию;

к— относится к кристаллическому состоянию;

Н и ж н и е и н д е к с ы

(как

правило,

относятся

к компоненту;

числовой

индекс означает абсолютную температуру *

если

он

относится

к другой ве

личине, то сопровождается соответствующим

обозначением):

i — свойство

1-го компонента

системы;

О — свойство системы

при Т — 0;

1 и 2 — свойства

растворителя

растворенного

вещества;

свойства

системы

в начальном и конечном состояниях;

равн — равновесная

фаза;

н. т. к.—нормальная

точка

кипения;

кр — относится к критическому

состоянию;

ф. п. — фазовый

переход;

С м е ш а н н ы е и н д е к с ы :

X®

— свойство

компонента

в фазе

Ф.

Температура

указывается

точностью до

градуса

(то же

относится к

пределам интегрирования).

«При усвоении наук примеры полезнее правил»

ИСААК НЬЮТОН

ГЛАВА I

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Первое	начало термодинамики	вытекает из закона	Ломоносо
ва и является принципом сохранения и превращения			энергии в
применении	к термодинамическим	процессам.

Будем считать подведенную к системе теплоту Q и совершен

ную системой работу А положительными. Тогда для										бесконечно
малого	изменения		состояния		системы,				совершающей	не к р у г о
в о й процесс:
			6Q = d(7 +	6A =		dU	+	Р dV + 6Л'			(1,1)
где dU — изменение внутренней				энергии;			6А'	=	6А — PdV — элементарная		ра
бота преодоления всех сил, кроме					внешнего			давления (как правило, 6Л' =			0).
Введя функцию			Н ( э н т а л ь п и я ) ,						определяемую	уравнением
получим				H =		U +	PV				(1,2)
получим
			5Q =	d t f -		V	dP	+	6A'		(1,3)
Для конечного		к р у г о в о г о			процесса
					Q = A						(1,4)
Во всех уравнениях Q, A,					U и Н выражены в одинаковых еди- ,
ницах	(обычно	в калориях).

Примеры

1. Показать, что для конечного изменения состояния 1 моль идеального газа, внутренняя энергия которого зависит только от температуры, а связь между давлением, объемом и температурой выражается уравнением Менделеева — Клапейрона:

PV = RT

уравнение ( I , 1) примет вид

6Q = CV dT+RTd

IN V

Р е ш е н и е . Так как внутренняя энергия идеального газа за висит только от температуры, то

1 / 311 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ