d T FP = fázový přechod (tání, tuhnutí, vypařování, kapalnění, sublimace)

Transkript

1 Fázové rovnováhy jednoložkový ytém Gibbův fázový zákon k f C Popi záviloti tlaku naycených par na teploě Clapeyronova rovnice: d p F P m n e b o F P d l np F P m F P z FP fázový přechod (tání, tuhnutí, vypařování, kapalnění, ublimace) Clauiu Clapeyronova rovnice jedna z fází je plynná jedná e o vypařování nebo ublimaci. Plynná fáze má řádově větší molární objem, než kondenzovaná fáze. plynná fáze e chová ideálně z (pro kondenzované fáze platí z ) d l np v ý p m Antoineova rovnice: log 0 p A B tc [ C, kpa]

2 6- trojném bodě vody při teplotě 0,0 C je rovnovážný tlak par 6 Pa. ypočítejte teplotu tání ledu za tlaku 0 MPa. K dipoici máte náledující data pro vodu v trojném bodě: tání 6,009 kjmol, ρ(l) kgdm 3, ρ() 0,97 kgdm 3. Při výpočtu předpokládejte nezávilot poměru ( tání / tání ) na teplotě a pro molární hmotnot použijte zaokrouhlenou hodnotu 8 gmol. d p t á n í m t á n í d p t á n í t á n í p p t á n í t á n í l n e x p[ p p t á n í t á n í ] t á n í l M l M 0, , m 3 m o l e x p[ p p t á n í t á n í ] 7 3, 6e x p [ 07 6, ] 7, 4 K 6-4 Najděte teplotu a tlak odpovídající trojnému bodu arenu. Závilot tlaku naycené páry (v kpa) na teplotě (v K) je dána rovnicemi kapalný aren: l o gp 5, tuhý aren: l o gp 9, Dále vypočtěte normální teplotu varu arenu a entalpii tání. Na základě zíkaných výledků načrtněte fázový diagram pro aren. rojný bod: průečík rovnováh -g a l-g: 5, , t r t r t r 0 9, 7 K 4 6 0, 8 5 [5 p t r 0 t r ] 0 [ 5, , 7 ] k P a normální teplota varu: rovnováha l-, p 0,35 kpa l o g 0, 3 55, n t v n t v 5, 8 5 l o g 0, , 7 9 K Entalpie tání

3 d l np v ý p m l n p I v ý p l o gp l o ge I l o ge v ý p m l o g e v ý p m v ý p Jm o l Stejným potupem u b l : u b l Jm o l l o ge Entalpie je tavová, proto: g l l g ub l t á n í v ý p tán í u b l v ý p tá n í 3, , 9 0 kjm o l 6-5 ypočítejte teplotu varu vody při tlaku 80 kpa. a) pomocí Clauiovy-Clapeyronovy rovnice (t NB 00 C, výp 4 kjmol ) b) z Antoineovy rovnice (p je tlak naycené páry v kpa, t teplota ve C) l o g p 7, , 6 3 3, 4t a) b) d l n p v ý p l n p l n p v ý p m l n p v ý p p 3 7 3, l n 8 0 0, 3 5 0, , 5 9 K ~ 9 3, 4 4 C l o g 8 07, , 6 3 3, 4t 7 3 0, 6 t 3 3, 4 l o g 8 0 7, , 5 5 C 7-6. Papinův hrnec o objemu 4 dm 3 byl naplněn dm 3 vody při 0 C za tlaku 00 kpa a uzavřen. Jaký je tlak uvnitř hrnce po jeho zahřátí na teplotu 5 C? Předpokládejte, že z pojitného ventilu neuniklo žádné množtví páry či vzduchu, zanedbejte rovněž roztažnot kapalné vody a objemovou změnu kapalné fáze v

4 důledku vypaření určitého množtví vody. ovněž zanedbejte vliv rozputnoti vzduchu ve vodě. Molární výparná entalpie vody při 00 C je 4 kjmol. Na začátku: d l np p[ v ý p m p p e x v ý p ] p p p[ 0 C p n b v e x v ý p 0, 3 5e x p[ n b v ] 3 7 3, 5 ] 9 3, 5, 7 5 k P a p v z d u c h p c e l k p 0 0, , 4 9 k P a n v z d u c h p v z d u c h 9 7, , 5 0, 9 7 m o l Při 5 C: p v z d u c h n 0, , 5 8, k P a 3 p[ p p 5 C p n b v e x v ý p ] n b v 0, 3 5e x p[ , 5 5] 3 8 8, 6 8, 8 5 k P a p c e l k 5 C p v z d u c h p 8, , , 6 8 k P a 7-9 zduch odávaný z přípravny rozpouštědel obahuje 0, g toluenu v m 3 (měřeno při 0 C a tlaku 00 kpa). Bylo navrženo odtraňovat tento toluen kondenzací ochlazením vzduchu na nízkou teplotu. ypočtěte teplotu, při níž e vyloučí první podíly toluenu. Celkový tlak je 00 kpa. Pro molární hmotnot toluenu vezměte zaokrouhlenou hodnotu 9 gmol -. Závilot tlaku naycené páry toluenu (v kpa) na teplotě (ve C) je dána rovnicí: l n p to l 4, , 4 7 t 0 Látkové množtví toluenu a jeho parciální tlak v m 3 vzduchu při 0 C: n t o l m t o l 0, M t o l 9 0, m o l p t o l n t o l 0, , 5, 6 5 P a oluen začne kondenzovat, když jeho parciální tlak doáhne hodnoty tlaku

5 naycené páry při dané teplotě: l n, , , 4 6 t , 4 7 t 0 6 4, 6 C l n, , Závilot tlaku naycené páry acetonu (v kpa) na teplotě (ve C) je dána rovnicí,: l o gp 6, 4 t 9 Určete, kolik gramů acetonu může maximálně obahovat m 3 vzduchu za tlaku 0,3 kpa při teplotě 30 C a o kolik procent bude hutota vzduchu po naycení acetonem vyšší. Pro molární hmotnoti uvažujte hodnoty M vzduch 9 gmol, M aceton 58 gmol. p a c e t o n p 3 0 C 0 [6, ] 3 6, 8 4 k P a n a c e t o n p a c e t o n 3 6, , 5 4, 6 6 m o l m a c e t o n n a c e t o n M a c e t o n 4, , 7 8 g Zbytek je vzduch: n v z d u c h p p c e l k a c e t o n 0, 3 3 6, , 5 8 m o l 3 0 3, 5 m v z d u c h n v z d u c h M v z d u c h 5, , g hutota čitého vzduchu: p vzduch m vzduch n M vzduch vzduch M vzduch p M vzduch 0,3 9,6574 gdm 3 303,5 hutota vzduhu nayceného acetonem m m a c e t o n m v z d u c h 8 4 7, , 8 7 5, g d m r v z d u c h v z d u c h 0 0% 3 6, 3 6%