Булану және конденсация процестерінің теориялық негіздері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Булану және конденсация процестерінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:

Булану процесінің термодинамикасы.
Булану және конденсация процестерінің механизмі және кинетикасы.
Ректификациялық және ликвациялық процестер.

Заттың бетіндегі қабатының молекуласы, конденсирлік күйде түрған (қатты немесе сұйық) тартылу күшпен өткеннен кейін, ауа ортада бетіне шығуы мүмкін, нәтижесінде зат жоғала, бастайды. Егер зат тұйық ыдыста болса, онда жоғалған молекулалар қайта конденсирлік күйге көше алады және ыдыста бу мен конденсатор арасында тепе-теңдік орналасады.

Бу қысымы берілген температурада тұрақты болады, тұрақты (бір қалыпты) заттың бу қысымы (қаттылық) қаныққан бу қысымы деп аталады

Әр температураға белгі қанықан бу қысымы сәйкес.

Бұдың қысымының тепе-теңдігі заттың мөлшеріне емес, оның күйіне тәуелді. Тепе-теңдік қосымы заттың қасиетімен сипатталады-ұшыраңқы.

Жоғалу үрдісіне жылу жұмсалады жылулық бу шығарушы ол бу белгіленеді. Жылулық бу шығарушы температураға тәуелді. Температураның жоғарлауымен ол төмендейді.

Кирхгоф теңдеуі:

Яғни, бу шығарушы жылулық температураның коэффициенті жылусыйымдылық бу шығарушы және кондесирлік заттың әртүрлігіне тең.

3. 1 сурет - Температурадан будың қысымының тепе-теңдік тәуелділігінің диаграммасы

Температураның жоғарлауымен барлық заттардың бу қысымы қисық бойынша жоғарлайды.

Барлық қисықты жатқан нүктелер жүйенің тепе-теңдік күйімен сипатталады. Егер заттың бу қысымы жүйеде. Бу қысымының тепе-теңдігі - Р. Егер , онда жүйеде конденсорлік затпен және оның буының арасында тепе-теңдік бақыланады.

Егер , зат жоғалады, (т. а. )

Егер , бу конденсирленеді, (т. в. )

Жүйенің термодинамикалың потенциалының өзгеруі жоғалу кезінде мына теңдеумен анықталады

Мұндағы Р-заттың бу қысымы;

Т- абсолюттік температура;

Р-газдың турақтылық.

Қысымның тепе-теңдігінің температурадан тәуелділігі Клайнерано-Клаузиус теңдеуімен анықталады:

Конденсация-үрдіс, бу шығару үрдісіне қарама-қарсы. Бу конденсациясы үшін оны росы нүктесіне дейін суыту кажет.

Оны лезде және қатты суыту кезінде ұсақ кристаллдар конденсациясына әкеп соғады, өйткені бұл жағдайда көп санды орталық кристаллизация пайда болады. Баяу суыту кезінде бу конденсирленеді едәуір ірі кристаллдарға.

Дистилляция (оның қайнау температурасында), заттың жоғалу үрдісі, оның құрамдық бөлігінде бастапқы қортпасын бөлу үшін береді, осыны дистилляция деп атайды.

Температураның көтерілуімен барлық заттардың қаныққан буының қысымы көтеріледі.

Қайықтағы барлық нүктелер жүйенің біртекті қалпына сәйкес келеді. Т. В- t P<P (P - қаныққан бу қысымы) болғанда қаныққан бу облысында болады. Сондықтан конденцирленген фаза жылу бергенде О. Т. А Р>P қаныққан бу облысында біртектілік орнатылғанша булану байқалады. . Сондықтан жылуды азайтқанда 0 температурасына дейін конденсация болады. Қисықтықта қаныққан бу қысымының температураға тәуелділігінен келесі нүктелерді ескеруге болады.

t - еру нүктесіне сәйкес. Бұл нүктеде үш фаза ( сұйық, қатты газтәрізді)

бірқалыпты болады. t > t . Р > P -қаттының суйыққа аысуы. t үлкейген сайын зат қатты фаза үстінен буланып кетеді және сол сұйық фазаға конденсирленеді.

t < t Equation. 3 кристалдану болады

2. Полиморфты айналу нүктесі (модификация) . Қатты зат әртүрлі модификацияларда бола алады. Полимофты айналу нүктелерінде, қалыпты бу қысымы қисықтары әр модификацияда қиылысады. .

3. Р =1 ат температурасы- қайнау температурасы. Қайнау нүктесін және t айырады. Қайнау температурасы бұл сол немесе басқа бу қысымында болған қайнау температурасы.

Рос нүктесі - бу қысымы бірқалыпты болғандағы температура.

Бұл кезде бу беріктікпен Р қаныққын бу облысынан облысына өтеді және конденсация болады.

Қайнау. Булану кез-келген температурада болады, ал қайнау заттың бу қысымына және сыртқы қысымына тәуелді анықталған температурады болады. Қайнауды сұйықтың ішінде будың пайда болуын айтады.

3. 2 сурет. Сұйықтың ішінде көпіршіктер пайда болуы

Сұйықтың ішінде бу көпірігінің пайда болу үшін және оның өлшемінің үлкеюі үшін сұйықтың қалыпын көтеру керек. Сұйық ішіндегі бу қысымы-Р көпіршіктің h үстіндегі сұйық қатарының қысымын баса алу және үстінгі тартылу баса алу керек, ол өлшемнің үлкеюіне қатысады Р = К.

Бұнда Р - көпіршік қысымы.

G-беттік тартылу коэфициенті

r- көпіршік радиусы

K- пропорционалдық факторы.

Қайнау үшін

Р≥ H+h+ K;

r-кіші болғанда, қайнау >P керек.

Қанықпаған булар қысым үлкен болғанда идеалды газ заңдарына бағынады.

Булану кезіндегі жүйенің термодинамикасының потенциалының өзгеруі

∆Z =-RTl пр.

Бұнда р-заттың бу қысымы.

Т-абсолютті температура, К .

R-газдың тұрақтылығы.

Будың қалыпты қысым температураға тәуелділігі Клайперон- Клаузиус теңдігімен көрсетіледі.

λ - булану жылулығы.

Теңдікті интегрирлегеннен кейін.

l =- + lnT+ T+ . . . + і

λ -буланудың молярлы жылуы.

α =С -С - С - жылу сыйымдылы0

С = С +αТ+вТ

Булану алу үшін жылу шығыны.

затты қыздыру үшін жылу Тден Тге дейін.
полиморфты айналуға-
затты қыздыруға Тден Тдейін
бу пайда болуы
мөлшерден тым қызып кету Ттен Тдейін.

Дистилляция дегеніміз заттың қайнау температурасындағы булану процесі. Ол шығынды қоспаны өзінің құрамдас бөліктеріне бөлінуге мүмкіндік береді.
Сублимация- бұл заттың қатты түрден буға айналу процесі. Сублимация кіші температурада өткізіледі, сондықтан қиын еритін заттарға қолданылады.

Дистиляция кезінде заттың біртекті сұйық және буға айырылуы бөліну коэфициенті К сипатталады.

К = немесе К =