Термодинамический анализ процессов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2010 в 17:22, контрольная работа

Описание работы

термодинамический анализ двух реакций при одинаковом сочетании исходных веществ. Сопоставление соответствующих характеристик процессов позволяет оценить термодинамически наиболее вероятное направление реагирования, понять взаимосвязь основных термодинамических величин.

Содержание работы

Введение
1.Условия задачи
2.Ход решения задачи
3.Решение задачи
4.Термодинамический анализ реакций
Библиографический список

Скачать архив (164.50 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Курсовая работа.doc

— 658.00 Кб (Скачать файл)
align="center"> Рис. 4 

3.3 Рассчитаем коэффициенты Δа, Δв и Δс’ уравнения зависимости ΔСР от температуры.

Для воды в жидком агрегатном состоянии:

Δa1 = а(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (a2CaOSiO2 +aH2O(ж)) = 173,05 – (151,53 +1,17•33,15) =

= -17,27

Δa2 = (a3CaO•SiO2•3H2O+ aCa(OH)2) – (a2CaOSiO2 + aH2O(ж)) = (½ • (340,84)+ ⅓ • (62,72)) –

– (151,53 + 2 • (33,15)) = -26,5, 

Δb1 = b(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (b2CaOSiO2 + b H2O(ж) ) = 93,03•10-3 – (36,91•10-3 +

+ 1,17 • 70,85•10-3) = -2,68•10-2

Δb2 = (b3CaO•SiO2•3H2O + b Ca(OH)2) – (b 2CaOSiO2 + bH2O(ж)) = (½ • (188,52•10-3) +

+ ⅓  • (43,68•10-3)) – (36,91•10-3 + 2 • (70,85•10-3)) = -6,979•10-2 

Δc`1 = c`(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (c`2CaOSiO2 + c`H2O(ж) ) =  -30,93•105 – (-30,26•105 +

+ 1,17•11,10•105) = -1,3657•106

Δc`2 = (c`3CaO•SiO2•3H2O + c`Ca(OH)2) – (c`2CaOSiO2+ c`H2O(ж)) = (½ • (-61,32•105) +

 + ⅓ • (-12,29•105)) – (-30,26•105 + 2 • (11,10•105)) = -26,7•105 

Для воды в газообразном агрегатном состоянии:

Δa1 = а(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (a2CaOSiO2 +aH2O(г)) = 173,05 – (151,53 + 1,17•29,97) =

= -13,54

Δa2 = (a3CaO•SiO2•3H2O+ aCa(OH)2) – (a2CaOSiO2 + aH2O(г)) = (½ • (340,84)+ ⅓ • (62,72)) –

– (151,53 +  2 • (29,97)) = -20,14, 

Δb1 = b(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (b2CaOSiO2 + b H2O(г) ) = 93,03•10-3 – (36,91•10-3 +

+ 1,17 • 10,70•10-3) = 4,36 •10-2

Δb2 = (b3CaO•SiO2•3H2O + b Ca(OH)2) – (b 2CaOSiO2 + bH2O(г)) = (½ • (188,52•10-3) +

+ ⅓  • (43,68•10-3)) – (36,91•10-3 + 2 • (10,70•10-3)) = 5,051•10-2 
 

Δc`1 = c`(2CaOSiO2 • 1.17H2O) – (c`2CaOSiO2 + c`H2O(г) ) = -30,93•105 – (-30,26•105 +

+ 1,17 • 0,33•105) = -1,0561•105

Δc`2 = (c`3CaO•SiO2•3H2O + c`Ca(OH)2) – (c`2CaOSiO2+ c`H2O(г)) = (½ • (-61,32•105) +

 + ⅓ • (-12,29•105)) – (-30,26•105 + 2 • (0,33•105)) = -5,16•105 

3.4 Уравнения для расчета термодинамических характеристик реакций

Расчетные уравнения имеют вид:

ΔСР = Δа + Δb•T + Δс’•T-2 

Для воды в жидком агрегатном состоянии:

ΔСР,1 = -17,27 – 2,68•10-2 •Т – 1,3657•106•Т-2,

ΔСР,2 = -26,5 – 6,979•10-2•Т – 26,7•105•Т-2 

ΔСР 298,1 = -17,27 – 2,68•10-2 •298 – 1,3657•106•298-2 = -17,27 – 7,986 – 15,378= = -40,634

ΔСР 298,2 = -26,5 – 6,979•10-2 •298 – 26,7•105•298-2 = -26,5 – 20,79 – 30,07 =

= -77,36 

Для воды в газообразном агрегатном состоянии:

ΔСР,1 = -13,54 + 4,36 •10-2 •Т – 1,0561•105•Т-2,

ΔСР,2 = -20,14 – 50,51•10-3 •Т – 5,16•105•Т-2 

На рисунке 5 изображены зависимости Δ СР = φ (T) первой и второй реакций.

Рис. 5 

Для воды в жидком агрегатном состоянии:

X= ΔH0298 – Δa • 298 – Δb • 2982/2 + Δc` • 298-1 

X1 = ΔH0298(1)  + Δa1 • 298 + Δb1 • 2982/2 – Δc`1 • 298-1 = -22903,1 +17,27•298 +

+ 2,68•10-2 • 2982/2 – 1,3657•106• 298-1 = -21149,5523

X2 = ΔH0298(2) + Δa2 • 298 + Δb2 • 2982/2 – Δc`2 • 298-1 = 159570 + 26,5• 298 +  

+ 69,79•10-3 • 2982/2 – 26,7 • 105 • 298-1 = 161606,084

ΔH0Т = X + ΔaT + ½ ΔbT2 – Δc’T-1 

ΔH0T(1) = -21149,5523 – 17,27•Т – 1,34 •10-2•Т2 + 1,3657•106 •Т-1;

ΔH0T(2) = 161606,084 – 26,5•Т – 3,4895•10-2•Т2 + 26,7•105•Т-1; 

Y = ΔS0298 – Δa • ln298 – Δb • 298 + ½ • Δc`/2982 

Y1 = ΔS0298(1) + Δa1 • ln298 + Δb1• 298 – ½ • Δc`1/2982 = -48,7279 + 17,27•ln298 +

 + 2,68•10-2 •298  –  ½•1,3657•106/2982 = 49,9579

Y2 = ΔS0298(2) + Δa2 • ln298 + Δb2 • 298 – ½ • Δc`2/2982 = -85,955 +

+ 26,5 •  ln298 + 69,79 • 10-3 • 298 – ½ • 26,7•105/2982 = 70,78 

ΔS0Т = Y + Δa lnT + ΔbT – ½Δc’T-2 

ΔS0T(1) = 49,9579  – 17,27lnT – 2,68•10-2T + 6,8285•105•Т-2

ΔS0T(2) = 70,78 – 26,5lnT – 69,79•10-3T + 1,335•106•Т-2 

Для воды в газообразном  агрегатном состоянии:

X1 = ΔH0298(1)  + Δa1 • 298 + Δb1 • 2982/2 – Δc`1 • 298-1 = -74360 +13,54•298 –

 – 4,36 •10-2• 2982/2 – 1,0561•105• 298-1 = -72615,403

X2 = ΔH0298(2) + Δa2 • 298 + Δb2 • 2982/2 – Δc`2 • 298-1 = 71610 + 20,14• 298 –  

– 50,51•10-3 • 2982/2 – 5,16 • 105 • 298-1 = 73637,43 

ΔH0T(1) = -72615,403 – 13,54•Т + 2,18 •10-2•Т2 + 1,0561•105 •Т-1;

ΔH0T(2) = 73637,43 – 20,14•Т + 2,53•10-2•Т2 + 5,16•105•Т-1; 

Y = ΔS0298 – Δa • ln298 – Δb • 298 + ½ • Δc`/2982 

Y1 = ΔS0298(1) + Δa1 • ln298 + Δb1• 298 – ½ • Δc`1/2982 = -187,57 + 13,54•ln298 –

 – 4,36 •10-2 •298  –  ½•1,0561 • 105/2982 = -124,018

Y2 = ΔS0298(2) + Δa2 • ln298 + Δb2 • 298 – ½ • Δc`2/2982 = -323,295 +

+ 20,14 • ln298 – 50,51• 10-3 • 298 – ½ • 5,16•105/2982 = -226,515 

ΔS0T(1) = -124,018 – 13,54lnT + 4,36 •10-2 T + 5,2805•104•Т-2

ΔS0T(2) = -226,515 – 20,14lnT + 50,51•10-3T + 2,58•105•Т-2 

3.5 Рассчитаем изменение энергии Гиббса ΔG0298: 

ΔG0T = ΔH0T – TΔS0T 

ΔG0298(1) = ΔH0298(1) – 298•ΔS0298(1) = -22903,1 – 298 • (-48,727) = -8382,1858 Дж

ΔG0298(2) = ΔH0298(2) – 298•ΔS0298(2) = 159570 – 298 • (-85,955) = 185187,89Дж 
 
 

Рассчитываем  ΔG0ф/п, реак:

Рассчитываем  ΔG0ф/п, реак  для воды в жидком агрегатном состоянии:

ΔG0ф/п, реак = ΔH0ф/п, реак – Тф/п ΔS0ф/п, реак 

ΔG0ф/п, реак(1) = 21778,0032 – 373 • 70,1433 = -4385,4477 Дж

ΔG0ф/п, реак(2) = 192286,4896 – 373 • (-26,9719) = 192286,4896 Дж 

Рассчитываем  ΔG0ф/п, реак  для воды в газообразном агрегатном состоянии: 

ΔG0ф/п, реак(1) = -26777,4741 – 373 • (-60,0144) = -4392,1029 Дж

ΔG0ф/п, реак(2) = 152348,5517 – 373 • (-197,5416) = 226031,5685 Дж 

На рисунках 6 и 7 изображены зависимости ΔGТ = φ (T) первой и второй реакций соответственно.

Рис. 6

Рис. 7 

3.6  Рассчитаем изменение константы равновесия lg K: 

lg K = -ΔG0T/2,3RT = -ΔH0T/2,3RT + ΔS0T/2,3R 

lg K298(1) = - ΔG0298(1)/2,3R298 = 8382,1858/2,3 • 8,31 • 298 = 1,4717

lg K298(2) = - ΔG0298(2)/2,3R298 = -185184,59/2,3 • 8,31 • 298 = -32,51 

На рисунке 8 изображены зависимости lg K = φ (T) первой и второй реакций.

Рис. 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 

Результаты  расчета термодинамических характеристик  реакции: теплового эффекта, изменений  теплоемкости и энтропии, стандартного химического сродства и константы  равновесия по полученным уравнениям представлены в таблице 2 и 3 

    Таблица 2

    Термодинамические характеристики

Т, К Теплоемкость

ΔСр, Дж/К,

реакции:

 Тепловой

эффект 

, Дж реакции:

 Энтропия

, Дж/К

реакции:

1 2 1 2 1 2
280 -42,1936 -80,0973 -22158,2123 160986,0303 -46,1491 -81,0550
298 -40,6340 -77,3600 -22903,1000 159573,3000 -48,7279 -85,9550
320 -39,1829 -74,9070 -23780,2998 157896,5860 -51,5685 -91,3762
340 -38,1960 -73,3203 -24553,6276 156415,1632 -53,9129 -95,8672
360 -37,4558 -72,2215 -25309,7812 154960,3587 -56,0742 -100,0252
    373(ж) -37,0825 -71,7209 21778,0032 201597,0545 70,1433 24,9613
    373(г) 1,9637 -42,6890 -26777,4741 152348,5517 -60,0144 -197,5416
380 2,2966 -42,9072 -74334,7619 70995,4447 -187,5142 -325,1695
400 3,2399 -43,5690 -74279,3780 70919,4300 -187,3724 -325,3666
 
 

Таблица 3

Стандартное химическое сродство ( ) и константа равновесия (КР)

реакций

Т, К
, Дж

реакции
 реакции		  
(1/Т) •10-3, К-1
1 2 1 2  
280 -9236,4643 183681,4303 1,7259 -34,3224 3,5714
298 -8382,1858 185187,8900 1,4717 -32,5138 3,3557
320 -7278,3798 187136,9700 1,1900 -30,5971 3,1250
340 -6223,2416 189010,0112 0,9576 -29,0855 2,9412
360 -5123,0692 190969,4307 0,7446 -27,7544 2,7778
       373(ж) -4385,4477 192286,4896 0,6151 -26,9719 2,6809
       373(г) -4392,1029 226031,5685 0,6160 -31,7053 2,6809
380 -3079,3659 194559,8547 0,4239 -26,7880 2,6316
400 669,5820 201066,0700 -0,0876 -26,2996 2,5000

Информация о работе Термодинамический анализ процессов