Файл: Соляков, В. К. Введение в химическую термодинамику прогр. пособие для самостоят. изучения.pdf

в том, что сам процесс пе сопровождается изменением объема системы и тепловой эффект его равен нулю.

Однако смешение в рассмотренных условиях не яв­ ляется равновесным процессом, поскольку сопровож­ дается изменением изобарно-изотермического потенциа­ ла системы.

Таким образом, AS ф 0. Определив более точно, к ка­

кому типу процессов. относится процесс образования идеального раствора в данных условиях, выберите в 7— 13 соответствующий ответ.

няется, причем характер отклонений от этого закона определенным образом связан со зна­ ком энтальпии смешения ЛЯСМ. Нагляднее всего эту связь можно проследить, пользуясь молекулярно-кинетическими представлениями

оприроде растворов.

Как уже отмечалось выше, взаимодействие

между .компонентами реального раствора при­ водит к изменению энергетического состояния их молекул. В этом отношении процесс обра-

207

208

7—23 идеальных растворов, если, в соответствии со сказанным в 4—14, вместо концентраций поль­ зоваться активностями, а вместо давлений — летучестями соответствующих компонентов (замена Рі на f t необходима только в случае достаточно высоких общих давлений в си­ стеме). При этом и активность, и летучесть должны рассматриваться как функции содер­ жания в растворе не только данного (/-го),

К

Рис. 7.3. Зависимость давления пара от состава кон­ денсированной фазы в двухкомпонентной системе при Т — const (сплошные линии — для реального раствора).

но и всех остальных компонентов. Вид этих функций зависит от конкретного характера химического взаимодействия компонентов и потому не может быть определен средствами классической термодинамики. Для отдельных случаев приближенные теоретические реше­ ния такой задачи найдены методами статисти­ ческой физики, но наиболее общим приемом является экспериментальное определение ак­ тивности и летучести для заданных условий.

Обобщение и анализ экспериментальных данных, относящихся к двух- и трехкомпо­ нентным системам, часто производят также с помощью диаграмм состояний.

Один из видов диаграммы состояний бинарной системы («диаграмма р — N»)

209

7—23 получают при совместном графическом изобра­ жении зависимостей общего давления пара над раствором от состава конденсированной фа­ зы (аналогично рис. 7.3) и от состава газовой фазы, причем составы обеих фаз откладывают

Рис. 7.4. Зависимость давления пара над рас­ твором от состава кон­ денсированной и газовой фаз (правилен только

лдин вариант графика).

Вариант Д1

по одной и той же координатной оси. При­ мер подобной диаграммы схематично пока­ зан на рис. 7.4. В отличие от .рис. 7.3, точки оси абсцисс, соответствующие чистым компо­ нентам, на рис. 7.4 помечены просто симво­ лами этих компонентов (А и В) — для диа­ грамм состояний такое обозначение общепри­ нято. Количественно состав раствора может быть выражен мольными долями, либо про­ центами (по массе) одного из компонентов. На рис. 7.4 в качестве характеристики соста­ ва конденсированной и газовой фаз использо­ ваны соответствующие мольные доли компо­ нента В {Nв и N в)-

2 U

Диаграмма состояний на рис. 7.4 дана в трех вариантах, различающихся взаимным

расположением кривых p = /(jVs) и р = /(Л^в). Учитывая, что такая диаграмма должна ка­ чественно отражать общие закономерности всех растворов, включая идеальные, выберите из предложенных трех вариантов правильный.

1)Вариант I — 7—28

2)Вариант II — 7—30

3)Вариант III — 7—20

7—24 ' 2) «Максимальное число степеней свободы в системе, состоящей из пропана и бутана, равно двум».

Неверно.

Из правила фаз

f = k - < P + 2

видно, что для любой системы максимальное значение числа степеней свободы f получается, когда система гомогенна, т. е. когда Ф = 1. Учитывая, что рассмат­ риваемая система является бинарной (двухкомпонент­ ной), и пользуясь правилом фаз, Вы легко можете убедиться в своей ошибке и найти правильный ответ.

Вернитесь к фрагменту 7—28.

Всоответствии с проведенным в 7—26 анализом

дет определяться значением Nв, соответствующим пере­ ходу изобарного потенциала смешения от отрицательных

211