close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursovaya rabota 2 variant

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Южно-Уральский государственный университет"
Факультет "Экономика и предпринимательство"
Кафедра "Финансовый менеджмент"
ПОЯНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ по дисциплине "ТОПТ"
Фазовые равновесия в однокомпонентных системах
ЮУрГУ-0805026521.2010.638.ПЗ КР
Вариант - 22
Руководитель
__________ В.М.Жихарев
Нормоконтролер ______________В.М.Жихарев
_________________2011 г.
______________2011
Автор курсовой
студент группы ЭиП- 125
__________ Ш.Н.Квимсадзе
_________________2011 г.
Курсовая защищена
с оценкой
______________________
________________2011 г.
Челябинск 2011
Задания:
Построить графики зависимостей ln⁡р от 1/Т и рассчитать величины постоянных коэффициентов в интегральных уравнениях Клаузиуса-Клапейрона для фазовых равновесий Аж = Агаз , Атв= Агаз . Вычислить теплоты испарения, возгонки и плавления веществ, считая их постоянными в исследованном интервале температур.
С помощью полученных аналитических зависимостей p = f(T), рассчитать точные координаты тройной точки , характеризующей трехфазное равновесие Атв = Аж= Агаз.
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 .
Определить количественное влияние внешнего давления на температуру плавления вещества, определив величину ΔТ/ΔР Рассчитать нормальные температуры кипения и плавления вещества температуры плавления вещества А при давлении Р
Результаты расчетов представить в сводной таблице. Сделать выводы по курсовой работе.
АННОТАЦИЯ
Курсовая работа по курсу "ТОПТ". - Челябинск: ЮУрГУ, 2011, 11с.,,5 табл.3 графика;
Курсовая состоит из решения семи задач и заключения. Описывается решение задачи, построения графиков по соответствующим разделам. В заключении подводится итог проведенной работы.
Содержание :
Введение...........................................................................5
Решения ............................................................................6
Заключение ......................................................................11
Исходные данные к курсовой работе
В таблице приведены:
- экспериментальные данные по упругости паров над некоторым чистым твердым (АТВ) и жидким (АЖ) веществом при разных температурах;
- плотности твердого и жидкого веществ dтв и dж , г/см3 ( в расчетах их следует считать постоянными в исследованном температурном интервале );
- давление Р , Па;
- молярная масса М, г/моль, веществ А.
Решение.
Согласно уравнению Клаузиса - Клапейрона для равновесий
Атв = Аж =Агаз
имеем в предположении постоянства теплот сублимации и испарения
ln⁡〖р_тв= - (ΔH_субл)/ΔR ∙ 1/T〗+ const^ = A/T+B (1)
ln⁡〖р_((ж) )=- (ΔH_ИСП)/ΔR〗∙ 1/T+const'=A^'/T+B' (2)
Результаты вычислений, необходимых для построения графиков зависимостей ln⁡〖р от 1/Т〗 , представлены в таблице. Тот факт, что на рис. 1.1 зависимости ln⁡〖р от 1/Т〗 хорошо аппроксимируются прямыми линиями ab и cd , свидетельствует о допустимости предположения ∆H_субл=const и ∆H_исп=const. Определяем постоянные A и A ( угловые коэффициенты прямых), используя координаты точек a, b, c и d.
A= (y_a- y_b)/(x_a- x_b )= (9,1-9,9)/(4 ∙ 〖10〗^(-3)- 3,87 ∙ 〖10〗^(-3) )= -6154; (1)
A^'=(y_c- y_d)/(x_c- x_d ) = (10,1-10,6)/(3,83 ∙ 〖10〗^(-3)- 3,61 ∙ 〖10〗^(-3) )= -2273; (2)
Таблица №1
Равновесие Атв = Агаз
Экспериментальные данныерасчетТ, КР (тв), Пах = 〖10〗^3/Ту=lnрТ, КР (тв), Па24879984,038,9925016449254,4133003,939,525217680258179953,889,825620355259199953,869,925721071260233273,8510,0626224945
Таблица №2
Равновесие Аж =Агаз
Экспериментальные данныерасчетТ, КР (тв), Пах = 〖10〗^3/Ту=lnрТ, КР (тв), Па260233273,8510,0626227763265271903,7710,2126433170270318603,710,3726846972278402903,610,627691390282479903,5510,78280125672
Рис.1.1 График зависимости ln⁡〖р от 1/Т〗
Постоянные интегрирования можно определить, подставляя в линейное уравнение при известных A^' или A координату любой точки прямых ab и cd
B^'= y_a- A^'∙ x_a=10,1-(-2273) ∙3,83 ∙ 〖10〗^(-3)=18,8 (3)
B= y_c- A∙ x_c=9,1-( -6154)∙4 ∙ 〖10〗^(-3)=33,72 (4)
Таким образом, в исследованном интервале температур зависимости упругости пара над твердым и жидким веществом описываются уравнением (Па)
ln⁡〖p_((тв) )= - 2273/T〗+ 18,8 или p_((тв))=e^18,8∙ e^(-2273/Т) (5)
ln⁡〖p_((тв))= - 6154/T+ 33,72〗 или p_((ж))=e^33,72 ∙ e^(-6154/Т) (6)
Теплоту возгонки (сублимации) и испарения определяем по величинам A^' или A ∆H_субл=-R ∙A^'= -8,314 ∙( -6154)=51164 Дж/моль (7)
∆H_(исп )= -R ∙A=-8,314 ∙(-2273)=18897,7 Дж/моль (8)
Теплоту плавления вещества вычисляем, используя закон Гесса,
∆H_субл=∆H_пл+ ∆H_исп ,
∆H_пл=∆H_субл- ∆H_исп= 51164-18897,7=32266,3 Дж/моль
3,4. Рис.1.2. 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)
ln⁡〖p_((тв))=ln⁡〖p_((ж)) 〗 〗 (9),
-⁡〖 2273/T〗+ 18,8= -⁡〖 6154/T+ 33,72〗
Отсюда температура трехфазного равновесия Т0 = (6154-2273)/Т=33,72-18,8;
Т0 = 3881/Т=14,92
Т0 = 260 К
Давление паров трехфазного равновесия Атв = Аж = Агаз. вычисляем, подставив Т0 = 260 К в уравнение р0 =e^18,8∙ e^(-2273/260) = e^33,72 ∙ e^(-6154/260) (10)
p_0=123254,1 Па 5.Оценить влияние внешнего давления на температуру плавления вещества можно по знаку и величине производной dT/dP
Найти ее можно с помощью уравнения
dT/dP = T∆Vпл/∆Нпл, в котором ∆Vпл = ∆Vж - ∆Vтв = (М/dж- M/dтв) ∙〖10〗^(-6) (11),
где М - молекулярная масса исследуемого вещества, г⁄моль
dтв , dж - плотности твердого и жидкого вещества, г⁄〖см〗^3 В данном расчете можно воспользоваться найденной ранее температурой трехфазного равновесия Т0 = 260 К представляющей одновременно температурой плавления вещества при давлении р0 = 123254,1 Па
Тогда ∆Vпл = ∆Vж - ∆Vтв = (М/dж- M/dтв) ∙〖10〗^(-6) = (27/0,718- 27/0,709)∙〖10〗^(-6) = = (38,1 - 37,6) ∙〖10〗^(-6) = 0,5∙〖10〗^(-6) = 5 ∙〖10〗^(-7)м3/моль (12)
Тогда dT/dP = (Т_0 ∆Vпл)/∆Нпл = (260∙5∙〖10〗^(-7))/32266,3 = ( 1300〖∙10〗^(-7))/32266,3 = 4∙〖10〗^(-9) К/Па
Т.к. dT/dP>0, то следует сделать вывод, что с ростом давления температура плавления должна возрастать. 6. Нормальную (при Рвн = 1 атм = 1,013×105 Па) температуру кипения рассчитываем по формуле с учетом того, что всякая жидкость закипает тогда, упругость ее паров равна внешнему давлению Р(ж) = Рвн
ln1,013×〖10〗^5=- 6154/(T_кип^0 )+ 33,72 (13)
Отсюда получаем
Т_кип^0=6154/(33,72-ln1,013×〖10〗^5 )=277,2 К=〖4,2〗^0 С
7. Температура плавления вещества при давлении 100 атм вычисляется аналогично расчету нормальной температуры плавления вещества.
dT/dP = ∆T/∆P= (T_p- T_0)/(P- P_0 ) = (T_p-260)/((100-1)∙1.013∙〖10〗^5 ) = 4∙〖10〗^(-9) К/Па
T_p= 99∙1,013∙105 ∙4∙〖10〗^(-9) + 260 T_p= 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 прямыхА-6154A'-2273B33,72B'18,8Теплота испарения вещества∆Hисп18897,7 Дж/мольТеплота возгонки (сублимации) вещества∆Hвозг51164 Дж/мольТеплота плавления вещества∆Hплав32266,3 Дж/мольКоординаты тройной точкиР0123254,1 ПаТ0260 КТемпература плавленияT_p260,04 К/Па
Температура кипенияТ_кип^0277,2 К
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
96
Размер файла
59 Кб
Теги
kursovaya, rabota, variant
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа