ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Часть втррая ПУТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УСКОРЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАВНОВЕСИЯ Термодинамика полиморфных превращений из "Термодинамические расчёты равновесия металлургических реакций " Точный расчет табулярным способом автора требуег введения в расчетную табличку всех веществ — как соединений, так и элементов, чтобы учесть их теплоемкости. Расчет осложняется еще необходимостью манипулирования с этими дополнительными функциями для теплоемкостей, число которых для одного вещества может изменяться от одной до четырех (или даже до пяти) по числу членов в формуле, выражающей зависимость теплоемкости от температуры. В качестве примера рассмотрим реакцию окисления железа. [c.95] П р и м е р 16. Определить значение константы равновесия, величину изобарного потенциала и построить графики зависимости этих величин от температуры для реакции образования закиси железа при температурах 25, 200, 400, Ьии и 800 С. [c.95] Решение. Выпишем из вспомогательной табл. 1 приложения все необходимые коэффициенты для всех участников данной реакции с учетом числа молекул и соблюдением правила знаков. [c.95] Для определения константы равновесия необходимо изменение всех коэффициентов (кроме Ы) умножить на соответствующие каждой заданной температуре температурные функции, численные значения которых приведены в табл. 2 приложения. [c.95] Сравним полученные данные для изучаемой реакции при 800°С с данными, имеющимися в литературе. [c.97] Практически сходимость полученных результатов достаточно близкая. У С. Т. Ростовцева перед lg К стоит знак минус, так как он в своем расчете термодинамические величины брал для исчезающих по реакции веществ со знаком плюс, а для образующихся — со знаком минус, т. е. поступал противоположно тому, как это условились делать мы. В обоих случаях приближенный расчет дает меньшие значения lg К, чем точный. Расхождения между результатами нашего расчета и расчета С. Т. Ростовцева связаны с различием исходных данных. [c.97] По полученным данным строим графики зависимости логарифма константы равновесия и изобарного потенциала реакции от температуры (рис. 1). Графическое изображение зависимости изобарного потенциала от температуры (жидетельствует о том,, что результаты. точного расчета дают функцию, мало отличающуюся от прямолинейной. Все значения А т имеют отрицательный знак, что указывает на термодинамическую возможность протекания в указанном интервале температур только реакций окисления железа, но не диссоциации закиси железа. Высокие абсолютные значения 12 К и А2° реакции показывают, что в заданном температурном интервале процесс идет слева направо практически полностью. [c.98] Переход вещества из одного состояния в другое сопровождается изменением энтальпии, энтропии и теплоем1(6сти, что должно учитываться в расчетах равновесия. Для тех случаев, когда вспомогательная таблица содержит данные для вещества в обоих интересующих нас состояния с, расчет ведут по правилам, изложенным в начале данной главы. [c.98] Пример 17. Определить изобарный потенциал процесса возгонки цинка при 1000 К. [c.98] А ООО — 4,575 1000 (— 0,754) = + 3450 кал/моль. [c.99] Учет изменения энтальпии, энтропии и теплоемкостей При плавлении веществ может быть произведен, несмотря на то что из-за различия исходных данных по многим источникам возможны значительные расхождения. [c.99] Изменение свободной энергии плавления, как при любых равновесных фазовых превращениях, равно нулю при температуре плавления. Однако оно отлично от нуля при других температурах и должно учитываться при расчете свободных энергий выше точки плавления с использованием соответствующих величин. [c.100] Порядок расчета 1д /С и А2 процесса плавления простых веществ рассмотрим на примере цинка. [c.100] П р и м е р 1 8. Требуется получить данные к расчету равновесия процесса плавления твердого цинка при температурах 800 и 1000°К. [c.100] Решение. Цинк плавится при температуре 692,7°К- Данные о теплоте плавления цинка колеблются в пределах от 1595 до 1940 кал, что дает значения энтропии плавления от 2,3 до 2,8 э. е. [c.100] Значение энтальпии плавления цинка, рекомендуемое для металлургических расчетов Я. И. Герасимовым и др. [32] +1650 кал. Тогда М=—361 кал, а функция = 0,21858X2,382= +0,521. [c.100] Пример 19. Найти значение константы равновесия и изобарного потенциала процесса испарения цинка при 1000°К. [c.102] Решение. Воспользуемся вычисленными в примере 18 значениями коэффициентов М и для плавления цинка Л .10-з= о,361 +0,521. [c.102] Рассмотрим процесс окисления цинка с образованием твердой окиси в результате взаимодействия с кислородом цинка, находящегося в твердом, жидком или газообразном состоянии. Расчет равновесия реакций окисления цинка ведем в соответствии с общими правилами, а недостающие коэффициенты для жидкого цинка рассчитываем так, как показано в примере 18. [c.103] Пример 20. Найти значения lg/ , и А2 при 600°К для реакции окисления твердого цинка. [c.103] Вернуться к основной статье