Материал: методичка

3. Расчёт теплоты испарения по Правилу Трутона

Теплоты испарения различных жидкостей закономерно связаны с их нормальными температурами кипения.

Существует эмпирическое правило, которое носит название правила Трутона: Мольные энтропии испарения неполярных неассоциированных жидкостей при нормальной температуре кипения ( НТК) примерно одинаковы и в среднем составляют:

Это правило выполняется только для неполярных,

неассоциированных в паровой фазе жидкостей и только при нормальной температуре кипения, которая у каждого вещества своя единственная.

Правило позволяет оценить величину теплоты испарения при нормальной температуре кипения:

∆исп = 89,12 ∙ НТК

4. Расчёт тепловых эффектов процессов плавления и полиморфных

превращений

В основе расчёта – уравнение Клапейрона:

d = ∆ф.п. d ф.п.∆ф.п.

а) Аналитический расчёт проводится по известной зависимости температуры плавления от давления:

давления и температуры, находим теплоту плавления.

34

б) Графический расчёт:

Рис. 12. Графическое определение

теплоты плавления

По наклону линии плавления

tgα = d = ∆пл .

d пл∆пл

Отсюда выражаем теплоту плавления:

∆пл = пл ∙ ∆пл ∙ tgα

Подставляя в полученное выражение значение температуры и тангенса угла наклона линии плавления, получаем значение теплоты плавления.

Связь энтальпий испарения, плавления и возгонки в тройной точке

Теплоты (энтальпии) испарения, возгонки и плавления в тройной точке связаны между собой простым соотношением.

Представим переход вещества из твёрдого состояния в пар при условиях тройной точки двумя путями (рис. 13):

1)непосредственно путём возгонки;

2)первоначальное плавление, переход из твердого состояния в жидкое с последующим испарением жидкой фазы.

35

Жидкость

Рис. 13. Схема перехода вещества из твёрдого состояния

в пар при условиях тройной точки двумя путями

Из рис.13 видно, что теплота возгонки равна сумме теплот испарения и плавления:

∆возг = ∆исп + ∆пл

Очевидно, что ∆возг > ∆исп , а теплоту плавления можно найти,

зная теплоты возгонки и испарения (по их разности):

∆пл = ∆возг − ∆исп .

ЗАДАЧИ

1.Давление насыщенного пара над жидкой уксусной кислотой при

383 К равно 583 мм рт. ст., а при 403 К – 1040 мм рт. ст. Рассчитайте среднюю теплоту испарения и нормальную температуру кипения уксусной кислоты.

Ответ: 37,14 кДж/моль; 392 К.

2.Пользуясь справочными данными, рассчитайте среднее изменение энтальпии и внутренней энергии при испарении двух молей ацетона при 30 °С. Теплоту испарения в интервале 22÷40 °С считать постоянной.

Ответ: 63,39 кДж; 58,36 кДж.

3.Пользуясь справочными данными, рассчитайте среднее изменение

36

энтропии и внутренней энергии при испарении 1,5 моль этанола при

27 °С. Теплоту испарения в интервале 25÷30 °С считать постоянной.

Ответ: 218,66 Дж/К; 62,15 кДж.

4. Пользуясь справочными данными, рассчитайте температурный

d

коэффициент давления насыщенного пара d над жидким бензолом

при 60,6 °С. Теплоту испарения в интервале 40÷80 °С считать постоянной.

Ответ: 1878,65 Па/К.

5.Определить температуру кипения хлорбензола при 600 мм. рт. ст.,

если его нормальная температура кипения 405,4 К, а под давлением

400 мм. рт. ст. он кипит при 382,2 К. Вычислить изменения энтропии и внутренней энергии при испарении 1 моль хлорбензола при

нормальной температуре кипения.

Ответ: 396,5 К; 87,91 Дж/К; 32,27 кДж.

6.Пользуясь справочными данными, рассчитайте изменение энтропии при возгонке 2 моль антрацена C14H10 в интервале 145÷200 °С при средней температуре 185 °С.

Ответ: 379,44 Дж/К.

7.Давление насыщенного пара кристаллического CO2 при температуре

173 К равно 100 мм рт. ст., а при 180 К оно составляет 200 мм рт. ст.

Рассчитайте теплоту возгонки CO2 и давление насыщенного пара при

178 К.

Ответ: 24,89 кДж/моль; 166 мм рт. ст.

37

8.Давление насыщенного пара ртути (мм рт. ст.) можно выразить

Определите энтальпию и энтропию испарения 2 моль ртути при нормальной температуре кипения (630 К).

Ответ: 118,14 кДж; 187,51 Дж/К.

9.Зависимость давления (Па) насыщенного пара от температуры для фреона CCl2F2 выражается уравнением:

lg = 34,5 − 2406,1 − 9,1 ∙ lg + 0,0037 ∙ .

Определите давление насыщенного пара, теплоту испарения,

изменение энтропии при испарении 1 моля фреона при 298 К.

Ответ:103055 Па; 29,75 кДж; 99,8 Дж/К.

10. Температурная зависимость давления насыщенного пара над жидким бромом (мм рт. ст.) выражается уравнением:

Определите энтальпию и энтропию испарения 1,5 моль брома при

331 К.

Ответ: 43,65 кДж; 131,78 Дж/К.

11.Рассчитайте энтальпию испарения хлора при –10 °С, если зависимость давления насыщенного пара над жидким хлором (Па) от температуры (К) описывается уравнением:

= 3,58 ∙ 106 − 3,37 ∙ 104 − 80,11 ∙ 2.

Ответ: 18,58 кДж/моль.

38