Новотроїцький філія
Федерального державного освітнього закладу
вищої професійної освіти
В«Національний дослідний технологічний університет
В«МІСіСВ»
Кафедра математики та природознавства
Контрольна робота № 1
Термодинамічний аналіз реакції
З дисципліни фізична хімія
варіант № 2
Виконав: Гагарінський І.В
Перевірив: Нефедова Є.В.
Новотроїцьк, 2010 р.
1. ФОРМУЛИРОВКА ЗАВДАННЯ
.1 Дослідження 1
Для реакції: C + O2 = CO2 виконати наступне:
Скласти рівняння залежності від температури величини = f (T), теплового ефекту = f (T) і зміни ентропії = f (T).
Обчислити величини при температурах:
-1500 K. Отримані значення використовувати при побудові графіків у координатах - Т; - T; - T; - T; ln Kp - T; і - 1/T. ентропія термодинамічний реакція
Дати термодинамічний аналіз реакції на підставі отриманих результатів.
Користуючись графіком lnКр - 1/T, вивести наближене рівняння виду = А/T + B, де А, В - постійні і оцінити середнє значення теплового ефекту реакції у вивченому інтервалі температур ..
1.2 Дослідження 2
Використовуючи правило фаз Гіббса, для розглянутої системи визначити кількості фаз, незалежних компонентів і число ступенів свободи.
Встановити напрямок зміщення стану рівноваги розглянутої системи при:
а) збільшенні тиску (постійна температура);
б) збільшенні температури (постійний тиск).
2. РІШЕННЯ ЗАВДАННЯ
Залежність теплового ефекту реакції від температури визначається законом Кірхгофа:
(1)
де: - стандартний тепловий ефект реакції при 298 К;
- зміна теплоємності системи в результаті протікання реакції. p> Остання величина розраховується за рівнянням
(2)
де - мольна ізобарна теплоємність i-го речовини; - стехіометричний коефіцієнт i-го речовини в рівнянні реакції.
Після підстановки значень залежно від температури в вираз (2) воно прийме вигляд:
= Da + Db T + DcT-2, (3)
де: Da = S (ni ai) кон - S (ni ai) вих. p> - розраховуються аналогічно.
Значення визначається за стандартними теплотам освіти
= S (ni) кон - S (ni) вих. (4)
Після розрахунку Da, і їх підстановки в рівняння (3) і (1) отримаємо такий вираз:
= Х + Da Т + Db/2 Т2 - Dс/Т-1 (5)
Постійне інтегрування Х визначається з граничних умов:
Т = 298 К; =
X = - Da 298 -1/2 Db 2982 + Dc/298-1
Зміна ентропії системи в результаті протікання процесу визначається за рівнянням:
(6)
У цьому рівнянні - Спосіб стандартного зміна ентропії для реакції при 298К, що визначається за мольну стандартним ентропіях речовин:
= S (ni) кон - S (ni) вих (7)
Підстановка виразу (3) в рівняння (6) приводить в результату:
= Y + Da ln Т + Db Т - Dс// 2 Т-2 (8)
Постійне інтегрування Y визначається з граничних умов:
Т = 298 К; =.
= - Da ln298 - Db 298 + Dc/298-2/2
При розрахунку зміни стандартної енергії Гіббса для реакції скористаємося точним рівнянням ентропійного варіанту Гіббса-Гельмгольца:
(9)
Для реакцій, в яких беруть участь тільки гази або гази і конденсовані фази, що представляють собою чисті речовини, константу рівноваги Ка висловлюють зазвичай через рівноважні парціальні тиску (Pi) і позначають символом Kp.
Константа рівноваги пов'язана зі зміною стандартної енергії Гіббса співвідношенням:
(10)
Після підстановки виразу (8) у рівняння (9) отримаємо:
. (11)
3. ПІДГОТОВКА ДАНИХ ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ
Для зручності подальших розрахунків складаємо таблицю вихідних даних. br/>
Таблиця 1 Вихідні дані для термодинамічної дослідження реакції (за даними [1])
4. РІВНЯННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ
З урахуванням даних, представлених у табл.1 отримуємо наступні рівняння для розрахунку:
= 17,5 +0,00427? T + (-879000)? T-2 = 0,935777778,
Х = - Da 298 - Db/лютому 2982 + D/298-1 = -390910,4435 Дж = - Da ln 298 - Db 298 + Dс// 2 298-2 = 31,28955 Дж/К
= Х + Da Т + Db/2 Т2 - Dс/Т-1 = -390910,4435 + 17,5 Т + 0,00427 Т2 +879000 Т-1 = -393508,0769 Дж
= Y + Da ln Т + Db Т - Dс// 2 Т-2 = 31,28955 + 17,5 ln Т + 0,00427 Т +879000 Т-2 = 2,836432123 Дж/К
Р...
