Яне на многокомпонентни системи
ТЕРМОДИНАМИЧНИ ОСОБЕНОСТИ НА ПАРОТЕЧНОТО РАВНОВЕСИЕ ЗА ПРОЦЕС НА МНОГОКОМПОНЕНТНА РЕКТИФИКАЦИЯ
Изтегляне 2.42 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- За една еднофазна многокомпонентна система производната
1. ТЕРМОДИНАМИЧНИ ОСОБЕНОСТИ НА ПАРОТЕЧНОТО РАВНОВЕСИЕ ЗА ПРОЦЕС НА МНОГОКОМПОНЕНТНА РЕКТИФИКАЦИЯЕдна хетерогенна система се намира в състояние на фазово равновесие, когато при дадени условия не става изменение на броя на фазите във времето – няколко фази съществуват, без да се наблюдава изчезване на някоя от тях или образуване на нова фаза. Под това определение могат да попаднат и т.нар. метастабилни състояния, които не са равновесни състояния. За разграничаване на истинското фазово равновесие от неизменното във времето метастабилно състояние трябва към фазовите процеси да се прилагат термодинамичните условия за равновесие. Фазовото равновесие се постига в резултат на транспорт на маса от една фаза в друга. По своята същност то е динамично равновесие, т.е броя молове от дадена компонента преминаващи от фаза към фаза е изравнен (фиж. Фиг.1.1). Следователно за фазовото равновесие важи най-общото условие за материално равновесие: (1.1) В уравнение (1.1) и са съответно химичният потенциал и броя молове на компонент в фазата . За дадени температура и налягане фазовото равновесие на една многокомпонентна система може да се запише като: (1.2) Или в частност за една двуфазна система течност-пари: (1.3) За една еднофазна многокомпонентна система производната , която показва влиянието върху съответната характеристична функция на изменението на количеството (броя молове) от всеки отделен компонент , който участва системата, при постоянство на останалите параметри, се нарича химичен потенциал. Той може да се изрази например чрез вътрешната енергия, енергията на Хелмхолц и енергията на Гибс и ще изглежда по следният начин: Дефинирането на химичният потенциал по горният начин е абстрактно и няма прост физичен смисъл, като за идеален газ връзката между химичният потенциал и налягането се дава с израза: (1.4) Където с индекс „ ” е означено стандартното състояние, при което . Ако за стандартно се избере състоянието при , то тогава може да се запише: (1.5) Според идеята на Люис за реален газ горният израз може да се преобразува като: (1.6) Корекционният член отчита взаимодействието между реалните частици. За него Люис предлага следният израз: . Комбинирайки този израз с уравнения (1.5) и (1.6) се получава: (1.7) Уравнение (1.7) се отличава от уравнение (1.5) само по това, че на мястото на налягането за идеалния газ се съдържа функция на налягането наречена фугативност или летливост. Следователно фугативността е някаква функция на налягането, поставянето на която в термодинамичните уравнение, описващи равновесните състояния на изотермичните процеси в идеални системи, прави тези уравнения приложими за реални системи. В съответствие с вложеният физичен смисъл на фугативността, с приближаване на реалният газ към състоянието на идеален фугативността по стойност трябва да се приближава до налягането на идеалната система. Фугативността отчита отклонението от идеалното състояние. Затова е наречена още „изправено налягане”. За характеризиране степентта на отклонение на газа от идеалното му състояние се използва т.нар коефициент на фугативност (на летливост): (1.8) По този начин с приближаване на реалният газ до състояние на идеален, за коефициентът на фугативност се получава: Така за химичният потенциал на реалният газ се получава: (1.9) Ако се вземе в предвид, че в стандартно състояние разглежданият реален газ се отнася като идеален, то може да се запише: (1.10) Тогава уравнение (1.7) се преобразува като: (1.11) В горното уравнение отношението се нарича активност. Тъй като за газовете за всички температури се приема за (а следователно ), активността . Изтегляне 2.42 Mb. Сподели с приятели:
|