Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

лежить від температури, природи

компонентів розчину

і способу ви­

раження

складу

розчину.

Залежність розчинності водню,

азоту і кисню в розплавлених ме­

талах від парціального

тиску газу визначається рівнянням Сівертса:

С = кг.у~Р,

( V . 1 1 )

або

V = k%y-p,

(V,12)

де С—масовий процент газу в розплавленому металі, мас.% • 100- 1

к г - 1 ;

V—об'єм

розчиненого

газу в 100 кг рідкого металу, нл • 100 1

к г - 1 ;

р — рівноважний

парціальний тиск газу, Па; kx — масовий коефіці­

єнт розчинності

газу (масовий процент газу в 100 кг металу при рівно-

важному

тиску

газу

1,01325 • 105 Па), мас.% - Па 2

• 100~1

к г - 1 ;

k2

— об'ємний

коефіцієнт розчинності

газу

(об'єм

газу,

розчиненого

в

100 кг

металу

при

рівноважному

тиску

газу

1,01325 • 108 Па),

і_

нл • Па

2 • 100- 1 кг - 1 .

Об'єм розчиненого газу V, приведенийдо нормальних умов (Т =273 К

р° = 1,01325 • 105 Па), можна визначити за рівнянням

V = ^ ^ - V n o c ,

(V . 13)

* пос

де Vn — об'єм газу

при тиску 1,01325 • 105 Па і 273 К; Vnoo — об'єм

посудини.

Задача. При 293 К і тиску 1,01325 • 10Б Па в 1 л води

розчиняється

0,031 л кисню. Скільки

кілограмів кисню розчиниться в 5 л води при

293 К і тиску 1,01325 МПа?

Р о з в ' я з а н н я .

У 5 л води при тиску

1,01325 МПа

розчиняє­

ться кисню

V = 0,031 • 5 • 10 =

1,55 л.

Маса

1,55 л кисню при 293 К і тиску

1,01325 МПа дорівнює

MpV

31,998 • 1,01325 • 10° • 1,55 • Ю - 3

0

л

с

о

1

Л

_ 2

Ш =

- ^ г - =

8,314 • 103 • 293

= 2

, 0

6

2

' 1

0

К Г "

ної у воді при 303 К і загальному тиску 1,01325 • 105 Па. Розчинність

азоту і кисню при 303 К відповідно дорівнюють 0,014 і 0,026 л/л.

Р о з в ' я з а н н я . Парціальні тиски азоту і кисню,

що входять

до складу повітря, пропорційні їх об'ємним процентам.

Отже, в 1 л

води міститься:

азоту

VKt

=

0,014 • 0,78 = 0,01092 л;

кисню

Vo, =

0,026 • 0,22 = 0,00572 л;

усього

повітря

У п о в

= VN, + Vot

= 0,01092 + 0,00572 = 0,01664 л.

Процентний склад розчиненої газової суміші такий:

азоту

П /

м

*Ч

' !

0 °

0,01092 • 100

f . r n o

, „,

%

2 =

У п о

в

=

0,01664

=

6

5

' 6

3

0 б

- % J

кисню

о/ О -

V °> ' 1 0 0

- ° - 0 0 5 7 2 •1 0 0

- 34 37 об о/

2

—

—

"~ —ОТОіббІ

—

6

%

6

'

0 0 - / о •

Задача. У прилад об'ємом 0,6 нл введено 0,02634 нл азоту.

Визначити

атомний

процент азоту, розчиненого в 0,0368 кг заліза

при 2000 К, якщо рівноважний тиск азоту дорівнює 3,86 кПа.

Р о з в ' я з а н н я .

Початковий

тиск

азоту

в

приладі

знайдемо

за формулою

рп =

р°

=

1.01326-

10» -0,02634

=

4

>

4

5

. , 0 з

П а .

'пос

°>"

Об'єм

розчиненого азоту

дорівнює

V

-

Рп-Р

т/

(4,45 • 10=»-3,86

• 10») 0,6

„ 4

Q t

-

1 п - з

н

„

^ N ,

£ 5 — Кшс =

1 ) 0 1325 • 10»

=

3

,

4 9

5

• 1

0

Н Л

'

Число

кіломолів

азоту

дорівнює

^

рУ

_

1,01325 • 106

• 3,495 • 10~6

_

,

„

ш -

7 .

" N 2

r

t

—

2

7 3 , 8 3

1

4 . 1 0

з

— 1,0

•

;

число

кілоатомів

азоту:

пы = 1 , 6 - Ю -

7

- 2 = 3,2- Ю -

7

;

число

кілоатомів

заліза:

mFe

3,68 • I P " 2

„

г

л

ш

-

4 .

П р ° =

=

55,85

= 6

,

5

9

• 1

0

•

атомна

частка

азоту

дорівнює

N N

~

« 4 , 8 6 . Ю - .

14. При 1398 К

і

тиску 105 Па

в 50 кг срібла розчиняється

92,5 нл кисню.

Визначити

масовий

процент розчиненого кисню в сріблі, яке сти­

кається з повітрям, що містить 22 об.%

0 2 .

Відповідь:

0,123

мас.%.

- ^ = ^ - = N B ,

(V,15)

PA

пари розчинника Л над розчином;

Р°Д~РА

•

^

відносне зниження тиску

РА

= РЖ,

(V.16)

де NA — мольна

частка

розчинника А.

Якщо обидва

компоненти

утворюють

пару над

розчином, то за­

гальний тиск пари над розчином

дорівнюватиме

р =

РА+РВ

=

P°ANa

+ p°BNB,

(V, 17)

де рл — парціальний тиск

насиченої пари

компонента А над роз­

чином; рв — парціальний

тиск насиченої

пари компонента В над