Файл: Термодинамические свойства паров калия и натрия при высоких температурах (сборник статей), 1964. - 52, [2] с.pdf

Скачать файл (2,03Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.04.2024

Просмотров: 43

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

УДК 536.7:669.88

ТЕРМ ОДИНАМ ИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСИ ПАРОВ НАТРИЯ И КАЛИЯ

А. В. Потапов, Г. В. Бабкин, А. Е. Сидельников

Настоящая работа посвящена расчету состава и термоди намических характеристик смеси паров калия и натрия при исходном составе смеси из 22 весовых процентов натрия и 78 весовых процентов калия.

При расчете состава и термодинамических характеристик смеси в интервале температур от 1000 до 25000°К и давлений от 1 до 105 бар термодинамические характеристики компонен тов смеси и соответствующие константы равновесия брались из работы [1].

Предварительная оценка показала, что в интервале тем

ператур от 1000° до 25 000°К

и интервале давлений от 1

до

105 бар пятикратнозаряженные

ионы натрия и

семикратно

заряженные ионы калия отсутствуют,

поэтому при расчете

учитывались только следующие

компоненты — Ар Na ( r =

1),

Na+ (г = 2),

Na+2(r = 3),

Na+3(r =

4),

Na+4(r = 5), К (г =

6),

К+(г =

7),

К +2(г =

8),

К+V =

9), K+V

= Ю),

К +5 [г =

11),

К+6( г =

12),

е ( г =

13).

и реакции

^ N a +

К ^ К + + ё

K+4

k +s +

Na+

Na+2 -f- 7

K+ - K +2 +

K+ 5 - K + 6 +

Na+2 2

Na+3 +

K+2Z K +3 +

Na+3 2

Na+4 +

к +з: г

4 + ^

При этом принимались теплоты фазовых переходов и реак ций, сведенные в табл. 1.

Реакции

Теплота образования атомарного газообразного натрия из кри сталлического при 0° К

Теплота образования атомарного газообразного калия из кри- «таллического при 0° К

Na		“*■ Na ‘	+	е
Na		”” Na ' 2 +		е
		Ч—
Na	+ 2	хт + 3	-f	—-
Na		Na	-f	е
Na+3 2 Na+4 + Г
К		^ К + +	7
К+		; к +2 +	7

К+ 2 ^ К +3 + 7

^ к +3 2 К+4 + 7

к +4 2 к +5 + 7 к +5 - . к + е + -

Численное• значение, эв

1,1239

0,9413

5,1380

47,290

71,650

98,880

4,3390

31,810

46,000

60,900

83,300

99,701

Т а б л и ц а 1

Литература

[3]

[2]

„

При определении величин энтальпии h и внутренней энер гии и принято, что внутренняя энергия кристаллических нат рия и калия при 0°К равна нулю. Внутренняя энергия компо

нентов паров Na, Na+,N a+2, Na+3, Na+4, K, Ю , K+2, К+3, К+4>

К+5, рг+б При qo^- вычислялись в работе [1] по значениям теп ловых эффектов фазовых переходов и реакций ионизации, которые приведены в табл. 1.

При расчете состава смеси использовалась обычная систе ма уравнений, в нашем случае состоящая из 10 уравнений закона действующих масс:

Xr+1X	к {г)	( / - = 1- 4, 6- 11);	(1)
* 7 “	-f

уравнения нормировки

	(2)
r= 1
уравнения сохранения заряда
13
5 > , z , = o,	(3)
r=l

Zr — заряд частицы r-го компонента, выраженный в величи нах заряда электрона,

и уравнения материального баланса

Т Г - =

(4)

У х ,

/■—6

где

х13 — молярная концентрация электронов,

хг — молярные концентрации ионов и атомов Na и К, соот ветственно,

Кр — константа равновесия г-ой реакции, р — давление,

t— отношение молярных долей натрия и калия в исходном составе смеси.

Соответствующие оценки, проведенные для смеси паров Na и К, показывают, что поправки к энтальпии на куло новское взаимодействие в тех интервалах температур и дав лений, для которых проводились расчеты, малы.

Термодинамические характеристики смеси даются следую щими формулами:

кажущийся молекулярный вес

/■=1

где принималось

^ =	22,991 — молекулярный вес натрия,
р.е =	39,100 — молекулярный вес калия;
плотность смеси
					__ Р ±			(6)
					‘ RT ’			(6)
					‘ RT ’
где
7 — температура в °К,
R — газовая постоянная;
энтальпия на единицу массы
				13
			h =	± Y [ ( H T- H		0) +	H0}rx r>	(7)
где
(Нт — Н0)г — разность молярных энтальпий								r-го компонента
	смеси из работы [1],
	(Н0)г— молярная энтальпия г-го компонента смеси при
	0°К приведена в табл. 2;
								Т а б л и ц а 2
Г	(Я0)„ кал!моль			Г	(Н0)г, кал!моль Г			(Н0)г, кал/моль
1	25920			5	5169340		9	1910790
2	144440			6	21710		10	3315630
3	1235400			7	121820		11	5236270
4	2888250			8	855660		12	7537430
внутренняя энергия на единицу массы
				13
			и =	- У Ш - Щ		+	и 0]гх п	(8)
				[А ^
				г-1
где
(7/т — U0)r — разность					молярных внутренних энергий г-го
		компонента;						r-го компонен
(U0)r = ( H 0)r-		молярная			внутренняя энергия			r-го компонен
		та смеси при 0°К;
энтропия на единицу массы
			1_	13
	s	=	1_	^ ( S J S r - R		£ х гIn х г		(9)
	s	=	I1	^ ( S J S r - R		£ х гIn х г		(9)
				г= 1

где (ST)r —молярная энтропия г-го компонента смеси; удельная теплоемкость при постоянном объеме (постоянной плотности)

	с„=			( 10)
удельная теплоемкость при постоянном давлении
				( 11)
отношение ср к cv
				( 1 2 )
скорость звука
	RT	Г	т 1<ПпА 1
	RT	L	1 дТ ) Р\	(13)
а =	Т	L	1 дТ ) Р\	(13)
а =	Т	г
	I1	1	г / " ' " 1*)
			V дТ } р\
Решение задачи	проводилось с большой точностью на
быстродействующей электронной счетной машине.				(3—18) и
Результаты расчета представлены в виде таблиц				(3—18) и

графиков (рис. 1—7). При печатании таблиц сохранены четы ре значащие цифры.

Таблицы термодинамических функций даются через каж дые 1000°К для давлений 10, 102, 103, 104, 105 бар (1 атм = = 1,01325.106 бар), состава — для 10, 103, 105 бар.

При каждой температуре даны следующие величины:

х г — молярные концентрации компонентов, h — удельная энтальпия,

5— удельная энтропия,

а— скорость звука,

fx — молекулярный вес,

Ср — удельная теплоемкость при р = const, cv — удельная теплоемкость при v = const,

р— плотность,

ср

(кал/г), (кал\г.град), см/сек, г(моль. (.кал/г.град), (кал/г.град), (г/см3),

Для нахождения при помощи таблиц значений термодина мических функций необходимо воспользоваться формулой

<Р= Л -10',

(14)