Расчет параметров процесса плавления
Расчет величин постоянных коэффициентов в интегральных уравнениях Клаузиуса-Клапейрона для фазовых равновесий. Определение теплоты испарения, возгонки и плавления веществ. Количественное влияние внешнего давления на температуру плавления вещества.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | задача |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2017 |
| Размер файла | 282,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задания
1. Построить графики зависимостей от и рассчитать величины постоянных коэффициентов в интегральных уравнениях Клаузиуса-Клапейрона для фазовых равновесий
Аж = Агаз, Атв= Агаз.
2. Вычислить теплоты испарения, возгонки и плавления веществ, считая их постоянными в исследованном интервале температур.
3. С помощью полученных аналитических зависимостей p = f(T), рассчитать точные координаты тройной точки, характеризующей трехфазное равновесие Атв = Аж= Агаз.
4. Построить диаграмму фазовых равновесий в координатах Р - Т, проведя линии по расчетным значениям Р и Т и нанеся на график экспериментальные точки и линию двухфазного равновесия Атв =Аж.
5. Определить количественное влияние внешнего давления на температуру плавления вещества, определив величину
6. Рассчитать нормальные температуры кипения и плавления вещества температуры плавления вещества А при давлении Р
7. Результаты расчетов представить в сводной таблице. Сделать выводы по курсовой работе.
плавление клапейрон испарение теплота
Решение
1. Согласно уравнению Клаузиса - Клапейрона для равновесий
Атв = Аж =Агаз
имеем в предположении постоянства теплот сублимации и испарения
(1)
(2)
Результаты вычислений, необходимых для построения графиков зависимостей представлены в таблице. Тот факт, что на рис. 1.1 зависимости хорошо аппроксимируются прямыми линиями ab и cd, свидетельствует о допустимости предположения . Определяем постоянные A и A (угловые коэффициенты прямых), используя координаты точек a, b, c и d.
Таблица 1. Равновесие Атв = Агаз
|
Экспериментальные данные |
расчет |
|||||
|
Т, К |
Р (тв), Па |
х = |
у=lnр |
Т, К |
Р (тв), Па |
|
|
248 |
7998 |
4,03 |
8,99 |
250 |
16449 |
|
|
254,4 |
13300 |
3,93 |
9,5 |
252 |
17680 |
|
|
258 |
17995 |
3,88 |
9,8 |
256 |
20355 |
|
|
259 |
19995 |
3,86 |
9,9 |
257 |
21071 |
|
|
260 |
23327 |
3,85 |
10,06 |
262 |
24945 |
Таблица 2. Равновесие Аж =Агаз
|
Экспериментальные данные |
расчет |
|||||
|
Т, К |
Р (тв), Па |
х = |
у=lnр |
Т, К |
Р (тв), Па |
|
|
260 |
23327 |
3,85 |
10,06 |
262 |
27763 |
|
|
265 |
27190 |
3,77 |
10,21 |
264 |
33170 |
|
|
270 |
31860 |
3,7 |
10,37 |
268 |
46972 |
|
|
278 |
40290 |
3,6 |
10,6 |
276 |
91390 |
|
|
282 |
47990 |
3,55 |
10,78 |
280 |
125672 |
Рис. 1. График зависимости
Постоянные интегрирования можно определить, подставляя в линейное уравнение при известных координату любой точки прямых ab и cd
(3)
(4)
Таким образом, в исследованном интервале температур зависимости упругости пара над твердым и жидким веществом описываются уравнением (Па)
или (5)
или (6)
2. Теплоту возгонки (сублимации) и испарения определяем по величинам
(7)
(8)
Теплоту плавления вещества вычисляем, используя закон Гесса,
,
3,4.
Рис. 2. Диаграмма фазовых равновесий (р - Т - диаграмма) чистого вещества А;
Линия ОА - двухфазное равновесие Атв = Агаз, уравнение (7),
Линия ОК - двухфазное равновесие Аж = Агаз, уравнение (8),
Линия ОВ - двухфазное равновесие Аж = Атв
Точка О характеризует параметры трехфазного равновесия Атв = Аж = Агаз
3, 4. В таблицах представлены результаты расчетов ртв = f(Т) по уравнениям (7) и (8). А на рис. 1.2 результаты этих расчетов представлены кривыми ОА и ОК вместе с результатами экспериментальных исследований.
Точные координаты тройной точки (точки пересечения прямых на рис 1.1 и кривых упругостей паров на рис1.2) можно определить, приравняв первые части уравнений (12) и (13)
(9),
Отсюда температура трехфазного равновесия
Т0 = ;
Т0 =
Т0 = 260 К
Давление паров трехфазного равновесия Атв = Аж = Агаз. вычисляем, подставив Т0 = 260 К в уравнение
р0 = =(10)
5. Оценить влияние внешнего давления на температуру плавления вещества можно по знаку и величине производной
Найти ее можно с помощью уравнения
= , в котором Vпл = Vж - Vтв = ,
где М - молекулярная масса исследуемого вещества,
dтв, dж - плотности твердого и жидкого вещества,
В данном расчете можно воспользоваться найденной ранее температурой трехфазного равновесия Т0 = 260 К представляющей одновременно температурой плавления вещества при давлении р0 = Па
Тогда Vпл = Vж - Vтв = = = = (38,1 - 37,6)= 0,5 = 5 м3/моль (12)
Тогда = = = К / Па
Т.к. >0, то следует сделать вывод, что с ростом давления температура плавления должна возрастать.
6. Нормальную (при Рвн = 1 атм = 1,013Ч105 Па) температуру кипения рассчитываем по формуле с учетом того, что всякая жидкость закипает тогда, упругость ее паров равна внешнему давлению Р(ж) = Рвн
(13)
Отсюда получаем
7. Температура плавления вещества при давлении 100 атм вычисляется аналогично расчету нормальной температуры плавления вещества.
= = = К / Па
99105 + 260
260,04 К / Па
То есть увеличение внешнего давления до 100 атм приводит к увеличению температуры на 0,04 градус.
Заключение
1) Построили график зависимости lnp от 1/T и рассчитали величины постоянных коэффициентов в уравнениях для Клаузиса - Клапейрона.
2) Вычислили теплоты испарения, возгонки и плавления вещества, считая их постоянными.
3) Рассчитали точные координаты тройной точки.
4) Построили диаграмму фазовых равновесий в координатах.
5) Определили количественно влияние внешнего давления на температуру плавления вещества.
6) Рассчитали нормальные температуры кипения и плавления вещества.
7) Результаты расчетов представили в сводной таблице.
Сводная таблица
|
Угловые коэффициенты прямых |
А |
||
|
A' |
|||
|
B |
|||
|
B' |
|||
|
Теплота испарения вещества |
?Hисп |
||
|
Теплота возгонки (сублимации) вещества |
?Hвозг |
||
|
Теплота плавления вещества |
?Hплав |
||
|
Координаты тройной точки |
Р0 |
||
|
Т0 |
260 К |
||
|
Температура плавления |
260,04 К / Па |
||
|
Температура кипения |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Агрегатное состояние тела, его виды и характеристика. Процессы перехода из одного состояния в другое. Плавление - переход вещества из кристаллического (твёрдого) состояния в жидкое. Удельная теплота плавления, температура плавления и кипения воды.
реферат [1,0 M], добавлен 08.01.2011Внутренняя энергия тел и основные способы ее измерения. Работа газа и пара при расширении. Определение удельной теплоемкости вещества. Расчет удельной теплоты плавления и отвердевания. Сущность первого закона термодинамики. Основные виды теплопередачи.
курсовая работа [564,6 K], добавлен 17.05.2010Кристаллы как твердые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре. Описание их свойств: анизотропности, однородности, способности к самоогоранении и температуры плавления.
контрольная работа [933,2 K], добавлен 06.10.2015Законы распределения плотности тепловыделения. Расчет температурного поля и количества импульсов, излучаемых дуговым плазматроном, необходимого для достижения температуры плавления на поверхности неограниченного тела с учетом охлаждения материала.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2015Виды водородной связи, ее энергия и влияние на физические свойства вещества. Свойства воды, обусловленные водородной связью: плотность, температура плавления и кипения, теплоемкость. Сорбенты: целлюлоза, декстран, агароза, сефакрил, полистирольные смолы.
реферат [46,3 K], добавлен 18.12.2013Физические свойства воды, температура ее кипения, таяние льда. Занимательные опыты с водой, познавательные и интересные факты. Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды, удельной теплоты плавления льда, температуры воды при наличии примесей.
творческая работа [466,5 K], добавлен 12.11.2013Определение основных электрических величин и коэффициентов трансформатора. Расчет обмотки типа НН и ВН. Определение параметров короткого замыкания и сил, действующих на обмотку. Расчет магнитной системы трансформатора. Расчет размеров бака трансформатора.
курсовая работа [713,7 K], добавлен 15.11.2012Оценка вязкостно-температурных свойств (масел). Зависимость температуры вспышки от давления. Дисперсия, оптическая активность. Лабораторные методы перегонки нефти и нефтепродуктов. Теплота плавления и сублимации. Удельная и молекулярная рефракция.
презентация [1,1 M], добавлен 26.06.2014Кинетическая энергия беспорядочного движения частиц. Зависимость внутренней энергии от макроскопических параметров. Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы. Удельная теплота плавления и парообразования. Первый закон термодинамики.
контрольная работа [563,0 K], добавлен 14.10.2011Определение параметров характерных точек цикла. Расчет давления, температуры и удельного объёма. Полезная работа за цикл. Вычисление параметров дополнительных точек для цикла, осуществляемого при заданных постоянных. Построение графика по точкам.
контрольная работа [244,4 K], добавлен 30.03.2015Расчет потери теплоты паропровода. Факторы и величины коэффициентов теплопроводности и теплопередачи, график их изменения. Определение коэффициентов излучения абсолютно черного и серого тел. Прямоточная или противоточная схемы включения теплоносителей.
контрольная работа [134,3 K], добавлен 16.04.2012Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Термодинамические процессы в сухом и влажном воздухе. Термодинамические процессы фазовых переходов. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Уравнение переноса водяного пара в атмосфере. Физические процессы образования облаков. Динамические процессы а атмосфере.
реферат [487,9 K], добавлен 28.12.2007Определение основных электрических величин. Расчет размеров трансформатора и его обмоток. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчет магнитной системы и параметров холостого хода. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.06.2011Определение основных электрических величин: напряжений, линейных и фазовых токов. Расчет обмоток из медного и алюминиевого проводов. Активная и индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания. Расчет магнитной системы и размеров трансформатора.
курсовая работа [5,7 M], добавлен 28.11.2014Использование для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Основные способы сшивания термопластичных материалов.
презентация [1,2 M], добавлен 07.11.2013Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний. Определение геометрических параметров магнитной системы. Расчет параметров трансформатора типа ТМ-250/6 при различных значениях коэффициента загрузки. Параметры короткого замыкания.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 23.02.2013Общая характеристика и расчет основных параметров подогревателей высокого давления. Определение рабочих моментов собственно подогревателя, охладителя пара и конденсата. Изучение схемы движения теплообменивающихся сред в исследуемом подогревателе.
контрольная работа [41,1 K], добавлен 09.04.2012Расчет параметров теплообменивающихся сред по участкам. Обзор основных параметров змеевиковой поверхности. Выбор материалов, конструктивных размеров. Распределение трубок по слоям навивки. Определение параметров кипящей среды и коэффициентов теплоотдачи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.08.2012
