Министерство образования и науки Российской Федерации МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ им. М.В. Ломоносова Кафедра химии и технологии основного органического синтеза Аттестационная работа по теме: «Исследование фазовых эффектов в бинарных азеотропных смесях» на соискание степени бакалавра по направлению 550800 «Химическая технология и биотехнология» Москва 2004 Оглавление Введение….….1. Литературный обзор… 1.Диаграммы объем-состав пара; состав жидкости и энтропия-состав пара, состав жидкости… 3 1.2.Вид изотермо-изобар в бинарных смесях… 3.Некоторые понятия физико-химического анализа… 4.Определение ноды как вектора….5.Выбор направления ноды и реноды….……….6.Изменение концентрации фаз при фазовом обмене при постоянной температуре и давлении… 7.Общие фазовые эффекты… 8.Цель работы….…………2. Частные фазовые эффекты и вывод уравнения Ван-дер-Ваальса……… 1.Вывод основных уравнений для частных фазовых эффектов жидкой и паровой фаз при постоянной температуре и давлении … 2.Вывод уравнений Ван-дер-Ваальса для жидкой и паровой фаз… ……3. Фазовые эффекты и уравнение Ван-дер-Ваальса для бинарных азеотропных смесей… … 1. Фазовые эффекты в бинарных азеотропных смесях… 30 3.2. Фазовые эффекты в гетероазеотропных смесях………… ……… 3.Уравнение Ван-дер-Ваальса в терминах общих и частных фазовых эффектов….… 4. Заключение…51 Список использованной литературы… 52 Обозначения… 54 Введение. Уравнение Ван-дер-Ваальса используется при исследовании процессов разделения и является базовым уравнением при качественном исследовании этих процессов. Распространение уравнения такого типа на многокомпонентные смеси осуществлено А.В. Сторонкиным.
Вместе с тем, для понимания всех тонкостей уравнения Ван-дер-Ваальса-Сторонкина необходимо изучить уравнение Ван-дер-Ваальса, которое было получено для бинарных смесей.
Уравнение Ван-дер-Ваальса тесно связано с уравнениями так называемых фазовых эффектов. А. В. Сторонкиным рассмотрены фазовые эффекты, использующие химические потенциалы.
В рукописных материалах Л. А. Серафимова введено понятие общих и частных фазовых эффектов.
Данное исследование посвящено анализу в азеотропных смесях взаимосвязи фазовых эффектов с уравнением Ван-дер-Ваальса. 1.
Диаграммы объем-состав пара, состав жидкости и энтропия-состав пара, с... Сторонкиным и М.И. Как известно двухфазная многокомпонентная система имеет число степеней... Диаграммы а) V - х, у, Т=const и б) S - х, у, Р=const Вся диаграмма в ... Вдоль конноды жидкость-пар химические потенциалы не изменяются, а изме...
Вид изотермо-изобар в бинарных смесях. Образование раствора при постоя... Эти свойства изотермо-изобары в бинарной смеси не зависят от того, рас... В качестве примера: энтропия образования 0,5 мольного раствора (х=0,5)... Поэтому в общем случае вдоль изотермо-изобар жидкости и пара, энтропию... 1.3.
Отметим, что ноды и конноды связывают различные состояния и составы фа... Во-первых, не линия, а отрезок, а во-вторых, как быть, когда система м... Из трех фаз одна фаза с наинизшей энтропией и объемом, другая фаза с п... Там пишут: «Если на диаграмме имеются две точки, изображающие фазы, на... Далее коннодами являются отрезки соединяющие составы (состояния) в диа...
Уравнение для потенциала получают путем покоординатного преобразования... Поэтому, осуществив преобразование Лежандра относительно всех составля... Коннода (отрезок, соединяющий функции состояния системы), полученная и... Если мы за начало отсчета выберем жидкую фазу, желая изучить изменение... Если же мы изучаем изменение состояния в паровой фазе, то резонно за н...
Выбор направления ноды и реноды. Нода - это отрезок, соединяющий соста... К этим функциям относятся экстенсивные величины: объем, энтропия и сос... Реконнода – отрезок, ориентированный противоположно конноде. Запишем н... Фундаментальное энергетическое уравнение имеет вид: dU = Т dS - P dV +... Если же за основу мы возьмем уравнение 1.13, то очевидно получим уравн...
1. Бесконечно малое количество компонента i может быть выражено двояко: с... m dxi+ xi dm = yidm 1.23 m dxi = (yi -xi) dm или, где dt= dln m 1.24 Д... Здесь 1.48 1.49 Но при приходе (или уходе) из паровой фазы dm молей со... Таким образом, в случае азеотропных смесей общие фазовые эффекты равны...
Цель работы Получение и анализ новой формы уравнения Ван-дер-Ваальса на примере азеотропных смесей с использованием общих и частных фазовых эффектов. 2.
Частные фазовые эффекты и вывод уравнения Ван-дер-Ваальса . 2.1.
Если рассмотреть проекции вектора ноды на ось х1, y1, то получим: для ... Образно говоря, движущая сила этого смещения состава, другая. Эта движ... Таким образом, векторы и имеют разное направление, т.е. Проводим касательную к изотермо-изобаре жидкости в точке с координатам... В самом деле, если рассматривается коннода жидкость-пар (рис.2.3), то ...
В этом случае имеем < S, x1, x2 > и <- S, -x1 x2 > S S х1 ... Уравнение Ван-дер-Ваальса является представлением разности нулевых пот... Исходим из того, что в этом случае начальная точка вектора конноды при... В связи с этим правилом запишем уравнения 2.14 для паровой и жидкой фа... .
Фазовые эффекты и уравнение Ван-дер-Ваальса для бинарных азеотропных смесей.
В этом случае изотермо-изобары жидкости и пара обращены выпуклостью вв... Приход или уход dm молей из жидкости приводит к изменению как ее соста... Если dt >0, количество жидкости увеличивается, а если dt <0 – ум... Вместе с тем, вектор направлен противоположно вектору- ноде, если dm м... А).
Заключение . 1. Определены частные фазовые эффекты для бинарных азеотропных смесей при постоянных давлении и температуре. 2. Определены общие и частные фазовые эффекты в азеотропной точке, а также слева и справа от азеотропного состава. 3. Представлено уравнение Ван-дер-Ваальса в терминах общих и частных фазовых эффектов.
Список использованной литературы : 1. Сторонкин А.В. Термодинамика гетерогенных систем.
Изд. ЛГУ. 1967г. ч.1и 2. 448с. 2. Серафимов Л.А Фролкова А.К. Общие закономерности классификации бинарных жидких растворов в терминах избыточных термодинамических функций.
АО Росвузнаука 1992г. 40с. 3. Серафимов Л.А Фролкова А.К Раева В.М. Термодинамический анализ пространства избыточных функций смешения бинарных растворов.//ТОХТ – 1996. Т. 30, №6. С.611-617. 4. Findley A. The phase rule and its applications, seventh edition.
Longmans, green and Co, London, New York, Toronto 1931. Перевод Раковского А.В. ОНТИ 1935г. 5. Палатник Л.С Ландау А.И Фазовые равновесия в многокомпонентных системах. Изд. Харьковского университета 1961г. 407с. 6. Биттрих Г.И Гайле А.А Лемпе Д Проскуряков В.А Семенов Л.В. Разделение углеводородов с использованием селективных растворителей. Химия 1987г. 192с. 7. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия.
Химия Л.:1968г. 432с. 8. Пригожин И.Р Дефэй. Химическая термодинамика. Наука. Новосибирск. 1966 г. 510с. 9. Партингтон Д.Р Раковский А.В. Курс химической термодинамики. Пер. с англ. Герасимова Я.И. Издание второе.1932г. Гос. науч. техн. изд-во. 384с. 10. Аносов В.Я Озерова М.И Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. Наука 1976г. 504с. 11. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Химия 1971г 784с. 12. Древинг В.П Калашников П.А. Правило фаз с изложением основ термодинамики.
Изд. МГУ 1964г. 456с. 13. Гиббс Д.В. Термодинамика, статистическая механика. Наука. М. 1982г. 584с. 14. Мюнстер А. Химическая термодинамика. Пер. с нем. под ред. Герасимова Я.Ч. Мир 1971. 296с. 15. Серафимов Л.А. Преобразование Лежандра и его роль в химической технологии. //Ученые записки МИТХТ 2001г в. 3. С.4-12 16. Львов С.В. Рукопись лекций по технологии Основного органического синтеза. 1956г. 105с. 17. Гельперин Н.И. Дистилляция и ректификация.
Госхимиздат. 1947 г. 312с. 18. Кириллин В.А Шейндлин. Термодинамика растворов. Госэнергоиздат. 1980 г. 288 с.
Vп Мольный объем паровой фазы Vж Мольный объем жидкой фазы Sп Мольная ... Обозначения.