Тал 5.2 Состав фаз мол% A-транс-C2H4Cl2;B-CH3OH Xa. Ya. T,К 0,0. 0,0 337,6 0,7. 5,1. 336,4 2,1. 13,8. 333,9 5,8. 30,4. 329,5 11,2. 45,2. 325,3 18,7. 53,8. 321,1 34,3. 68,0. 317,3…
Тал 5.2 Состав фаз мол% A-транс-C2H4Cl2;B-CH3OH Xa. Ya. T,К 0,0. 0,0 337,6 0,7. 5,1. 336,4 2,1. 13,8. 333,9 5,8. 30,4. 329,5 11,2. 45,2. 325,3 18,7. 53,8. 321,1 34,3. 68,0. 317,3 Состав фаз,мол% A-транс-C2H4Cl2;B-CH3OH Xa. Ya. T,К 56,0. 73,3. 315,4 76,9. 76,9. 314,9 88,6. 79,0. 315,3 96,5. 83,0. 316,1 98,7. 90,6. 317,8 99,6. 94,4. 319,0 100,0. 100,0. 321,3 В таблице 5.2 приведены составы жидкости (хА, моль %) и насыщенного пара (уА, моль %), находящихся в равновесии в двухкомпонентной системе А — В при различных температурах и постоянном давлении P = 101 325 Па (1 атм). 1. Используя данные табл. 5.2, построить изобарную (P = const) диаграмму состояния двухкомпонентной системы А — В в координатах «температура — состав» (Т-х,у-диаграмма). Пояснить смысл фазовых областей, линий и особых точек на этой диаграмме. 2. При помощи диаграммы состояния проследите фазовые превращения, имеющие место при изобарном нагревании жидкой смеси, содержащей а моль % вещества А при температуре Та (табл. 5.3). Табл 5.3 a моль %A=50 Ta,К=314,0 b,моль%B=10,0 Tb,К =326,0 (c )моль A=12,0 (d)моль B=16,0 Te,К=318,0 Указать температуру, при которой эта жидкость полностью перейдет в пар. Указать температуру начала кипения жидкой смеси и состав первого пузырька пара, температуру исчезновения последней капли раствора и ее состав. 3. Пар, содержащий b моль % вещества В, изобарчески охлаждают от температуры Тb (табл. 5.3). Указать температуру начала конденсации и состав первой капли жидкости, температуру окончания конденсации и состав последнего пузырька пара. 4. Смесь из с моль вещества А и d моль вещества В нагрета при постоянном давлении (P = 101 325 Па) до температуры Тс (табл. 5.3). Определить, сколько моль вещества А будет находиться при этой температуре в растворе, а сколько — в паре. 5. Рассчитать вариантность следующих систем: а) азеотропная смесь компонентов А и В при температуре азеотропа; б) смесь из с моль вещества А и d моль вещества В при температуре Тс; в) пар, содержащий b моль % вещества В, находящийся при температуре Тb; г) компонент А в точке его кипения при P = 101 325 Па.
Давайте постепенно разберем каждый из пунктов вашего задания, начиная с построения диаграммы состояния для двухкомпонентной системы A-B.
1. Построение изобарной диаграммы состояния
Для построения Т-х,y-диаграммы:
- На оси абсцисс (горизонтальной) вы будете откладывать состав жидкой фазы (Xa, моль %) компонента A.
- На оси ординат (вертикальной) откладывайте состав паровой фазы (Ya, моль %) компонента A.
- Нанесите точки из таблицы 5.2 на график. Каждая точка соответствует определенной температуре и составам обеих фаз.
Смысл фазовых областей и линий:
- Линия насыщения (иногда называемая «линия фазового равновесия») показывает состав паровой фазы при всех температурах.
- Область жидкой фазы – это область ниже линии насыщения, где смесь существует в жидком состоянии.
- Область паровой фазы – это область выше линии насыщения, где смесь находится в gasовой форме.
- Точки, касающиеся линий (например, точки кипения и конденсации) показывают начало и конец фазовых превращений.
2. Фазовые превращения при нагревании
Начнем с указанных данных:
- a моль % A = 50 при Ta = 314.0 К
Теперь определим:
- Начало кипения: Посмотрите на таблицу 5.2, найдите, при какой температуре состав 50% A соответствует первой точке над линией равновесия. Это будет ваша температура начала кипения.
- Состав первого пузырька пара: Найдите мольный процент A при этой температуре в таблице 5.2.
- Температура исчезновения последней капли раствора: Это будет точка, при которой 100% пар.
Итак, последовательно сверяйтесь с таблицей.
3. Конденсация пара
При изобарическом охлаждении пара с b моль % вещества B:
- Начало конденсации: Найдите в таблице 5.2 точку, где состав 10% B (90% A) соответствует началу конденсации (первая жидкость появляется).
- Конец конденсации: Найдите температуру, при которой все вещество переходит обратно в жидкость (это соответствующий состав на линии)
- Состав капли: Обратитесь к таблице для соответствующих температур.
4. Процесс нагрева смеси
Теперь для смеси с c моль % A и d моль % B нагретой до Ts:
- Определите, какая будут температура для заданного состава в таблице и сколько моль A окажется в растворе и в паре при графическом анализе.
5. Рассчет вариантности
Вариантность (фаза + компоненты):
- Для азеотропных систем (а) она равна 1, потому что имеется строго одно состояние.
- Для (б) и (г) определяйте по количеству фаз и компонентов в каждом состоянии.
- Для состояния (в) используйте аналогичный подход.
Если возникли дополнительные вопросы по более конкретным пунктам, уверенно задавайте!
