B. Фазовое равновесие

1. Переход между конденсированными фазами

1. Под давлением 0,1013 МПа лёд плавится при 273 К. Удельный объём льда при 273 К равен 991,1 , воды – 916,6 . Мольная теплота плавления льда _mН = 6010 . Вычислите давление, при котором лёд плавится при температуре 271 К.

Ответ: Р = 33,0610⁶ Па.

2. Теплота плавления ртути при температуре тройной точки (234,29 К) _mН = 11,810³ . При этой же температуре плотность жидкой ртути равна 13690 , плотность твёрдой ртути – 14193 . Вычислите давление, при котором температура плавления ртути станет равной 235,29 К.

Ответ: Р = 1,95110⁷ Па.

3. При температуре 0 С мольная теплота плавления льда _mН = 6010 . Мольный объём льда равен 19,652 , воды – 18,018 . Определите зависимость температуры плавления льда от давления.

Ответ: = -7,4310^-8 .

2. Испарение

4. Вычислите теплоту испарения воды при 273,16 и 573,16 К, используя следующие данные:

Т, К	273,16	573,16
Vп,	206,3	0,0215
Vж,	0,001	0,0014
,	4,38510-4	1,201

Ответ: _vН₁ = 250410³ ; _vН₂ = 140310³ .

5. При температуре –12,0 С жидкая SO₂ обладает давлением насыщенного пара Р₁ = 91,38 кПа, а при температуре –8,0 С – Р₂ = 109,1 кПа. Рассчитайте теплоту испарения SO₂.

Ответ: _vН = 25,48 .

6. При Р = 133,3 Па температура кипения алюминия 1284 С, а при Р = 1333 Па – 1487 С. Рассчитайте теплоту испарения алюминия и температуру кипения при Р = 666,5 Па.

Ответ: _vН = 258,4 ; T_v = 1420,5 С.

7. Аргон кипит при температуре –185,6 С при атмосферном давлении и при –179,0 при Р = 2 атм. Также он кипит при –154,9 С при Р = 10 атм. и при –141,3 С при Р = 20 атм. Рассчитайте теплоту испарения для каждой пары температур.

Ответ: _vН₁ = 7,171 ; _vН₂ = 6,591 .

8. Рассчитайте температуру кипения воды на вершине горы Эверест (высота 8,84 км; давление 0,365 атм.). Теплота испарения воды _vН = 40,67 = const.

Ответ: t = 73,35 С.

9. При Р = 1 атм. CCl₄ кипит при температуре 349,9 К. При каком давлении температура кипения CCl₄ будет равна 400 К, если теплота испарения тетрахлорметана _vН = 30 =const?

Ответ: Р = 3,64 атм.

10. При Р = 1 атм. NH₃ кипит при температуре 239,72 К. При какой температуре аммиак будет кипеть под давлением 2 атм., если его теплота испарения _vН = 23,33 = const?

Ответ: T = 254,8 К.

11. В хлороформе растворено вещество, чувствительное к термическому воздействию. Для выделения вещества необходимо испарить СНCl₃ при температуре 0 С методом вакуумной дистилляции. При каком давлении можно осуществить процесс, учитывая, что при Р = 1 атм. температура кипения хлороформа 334,4 К, а теплота испарения _vН = 29,4 = const?

Ответ: Р = 0,093 атм.

12. Нормальная температура кипения хлорбензола (при Р = 1 атм.) равна 405,4 К. При Р = 53320 Па температура кипения хлорбензола составляет 382,2 К. Рассчитайте теплоту и энтропию испарения хлорбензола при Т_v = 405,4 К; температуру кипения хлорбензола при Р = 266,6 Па.

Ответ: _vН = 35,65 ; _vS = 87,94 ; Т_v = 259,6 К.

13. Зависимость теплоты испарения этана от температуры в интервале от 100 до 200 К выражается уравнением:

_vН = 22296 – 57,11Т + 0,1028Т²

Рассчитайте давление паров этана при 155 К, если давление паров этана при 180 К равно 0,07877 МПа.

Ответ: Р = 0,0146МПа.

14. Температурная зависимость давления паров этана в диапазоне от 100 до 200 К выражается уравнением:

lnP(МПа) = 45,8006 – 2681,5 + 0,012366Т – 6,8688lnT

Рассчитайте: давление пара этана при Т = 150 К; теплоту испарения при Т = 125 К. Приняв _vН₁₂₅ за _vН, определите температуру кипения этана при Р = 1 атм. по правилу Трутона.

Ответ: Р = 9674 Па; _vН₁₂₅ = 16,76 ; Т_v = 188,06 К.

15. Температурная зависимость давления паров ртути выражается уравнением:

lnP(Торр) = 25,7735 – 7769,32 – 1,05576lnT

Рассчитайте: давление пара ртути при 25С; теплоту испарения при Т = 273 К; температуру кипения ртути при Р = 10⁵ Па, используя правило Трутона.

Ответ: Р = 0,245 Па; _vН₂₇₃ = 62,20 ; Т_v = 659,81 К.

16. Температурная зависимость энтальпии испарения азота выражается уравнением:

_vН = 8070 – 32,07Т

При давлении 1 атмосфера азот кипит при 77,33 К. Выведите зависимость lnP от Т. Рассчитайте: давление паров азота при 80 К; температуру кипения азота при Р = 100 Торр.

Ответ: Р = 135142 Па; Т_v = 65,3 К.