Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Шестой этап. Расчет эмпирической константы в уравнении Кирхгофа.
В интегральной форме формулу Кирхгофа, при взятии неопределенного интеграла от уравнения (14) можно представить в таком виде: . (30) Подставляя численные величины и Dra, Drb и Drc, получим уравнение конкретной форме: 59611= + 23, 309× 298- , Откуда константа интегрирования будет равна =55014 . (31) Численное значение константы будет позже использовано для расчета изменения энергии Гиббса по интегральной формуле Гиббса-Гельмгольца. Этап седьмой. Расчет изменения энергии Гиббса по формуле Тёмкина-Шварцмана. Энергия Гиббса, как термодинамическая функция отражает запас свободной внутренней энергии при Р, Т = const в системе. Аналитически энергия Гиббса представлена уравнениями: G=U + HV – TS, (32) где энтальпия равна: H = U + PV. (33) Подставляя (33) в (32), получают следующее уравнение: G = H – TS. (34) Для химической реакции уравнение (34) преобразуется в форме разности термодинамических функций: . (35) Эти параметры зависят от Т по формулам: , (36) . (37) Представив изменение теплоемкости для реакции получаем следующие формулы: , (38) . (39) Подставляем эти уравнения в формулу (35) и получаем следующую температурную зависимость изменения энергии Гиббса от T: . (40) Завершая интегрирование, получают следующее выражение: . (41) Группируют члены с одинаковыми коэффициентами и получают уравнение Темкина-Шварцмана: , (42) где: , (43) . (44) Численное значение коэффициентов Мо, М1, М2 приведены в задачниках и в Приложении 3. Подставляем в уравнение (42) численные величины термодинамических функций и коэффициенты: Dra, Drb и Drc и получают уравнение для расчета в виде представленном ниже (Предостережение - необходимо учитывать следующие величины коэффицентов, которые равны: Dв=5× 10-3 и М1 =5× 10+3, а их произведение Dв × М1 = 5 × 10-3 × 5 × 10+3 = 25). После подстановки численных параметров получают конкретное уравнение Тёмкина-Шварцмана: ). (45) Расчет в области температур 298-1000 К проводится с использованием таблицы 6.
Таблица 6 - Расчет изменения энергии Гиббса для химической реакции,
На основе данных таблицы 6 строится график в координатах = f(T). График представлен на рисунке 4. Рисунок 4 - Зависимость = f(T) для химической реакции
Из рисунка 4 можно отметить, что до Т=350 - 360 К изменение энергии Гиббса выше нуля, > 0, и процесс не может проходить самопроизвольно, равновесие смещено в сторону исходных веществ. При Т=360 К изменение энергии Гиббса равно нулю, = 0. Система находится в условиях устойчивого равновесия. При Т > 360 изменение энергии Гиббса меньше нуля и протекание процесса разрешено с термодинамической точки зрения. При этих температурах процесс может проходить самопроизвольно, при нагревании сиситемы. Восьмой этап. Расчет константы равновесия химической реакции Кр. Расчет константы равновесия для химической реакции, протекающей в газовой системе с идеальными свойствами, осуществляется с помощью изотермы химической реакции в стандартном состоянии для реакционной смеси веществ: = - RTlnKp. (46) Расчет Кр проводится с применением вспомогательной таблицы 7.
Таблица 7 - Расчет константы равновесия Кр.
На основании данных таблицы 7 строится график в координатах Кр=f(T), представленный на рисунке 5. Рисунок 5 - Зависимость Кр=f(T) Из рисунка 5 можно отметить резкое увеличение Кр, начиная от температура 600 К. Равновесие при этих температурах резко сдвинуто в сторону продуктов реакции.
|