ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Глава девятая Термодинамический метод анализа циклов тепловых двигателей 9- 1. Обратимые циклы из "Техническая термодинамика " Раствором называется конденсированная фаза (жидкая или твердая), состоящая из нескольких компонентов. Если в растворе содержится значительно больше одного из компонентов, то этот компонент называется растворителем. [c.320] Состав раствора характеризуется его концентрацией (массовой с и молярной z). [c.320] Растворимости разных веществ друг в друге различны. Газы при не очень высоких давлениях обладают неограниченной растворимостью друг в друге, т. е. смешиваются в любых отношениях. [c.320] Жидкости растворяются друг в друге или в любых отношениях, или, что встречается наиболее часто, только в определенных отношениях существуют жидкости,, например керосин и вода, которые практически совершенно не растворяются друг в друге. В этом последнем случае каждый из компонентов смеси является независимым, так что присутствие другого компонента не влияет на его свойства. Твердые телз растворяются в жидкостях в ограниченной степени. [c.320] Раствор с максимальной возможной в данных условиях концентрацией растворенного вещества называется насыщенным растиором. Насыщенный раствор находится в равновесии с чистым растворяемым веществом. Растворимость одного вещества в другом, а следовательно, и концентрация насыщенного раствора завысят от температуры и давления раствора. [c.320] Растворение вещества сопровождается выделением или поглощением некоторого количества тепла наиболее часто три растаорении иа блюдается поглощение тепла. [c.320] Растворы, образование которых не сопровождается выделением или поглощением тепла, а также изменением объема, называются идеальными растворами. [c.320] Между тепловым эффектом растворения и растворимостью одного вещества в другом существует следующая зависимость, вытекающая из общих термодинамических соотношений (например, из принципа смещения равновесия). В случае положительного теплового эффекта растворения (т. е. при выделении тепла при растворении) растворимость при повышении температуры уменьшается в случае отрицательного теплового эффекта растворимость, наоборот, с ростом температуры повышается. [c.320] Рассмотрим подробнее свойства двойных или бинарных жидких растворов. Состояние двойного раствора определяется тремя независимыми переменными, в качестве которых могут быть взяты, например, давление раствора р, температура его Т и концентрация растворенного вещества с. [c.320] Из общих условий равновесия следует, что в состоянии равноаесия значения температуры и химических потенциалов растворенного вещества в соприкасающихся фазах должны быть равны. [c.320] Указанные соотношения непосредственно следуют из принципа смещ,ения равновесия. В самом деле, при введении в жидкую фазу нелетучего вещества должны происходить такие процессы, которые будут уменьшать эффект растворения нелетучего вещества, а имвино часть газообразной фазы (состоящей из шаров ра/отво,рителя) перейдет в жидкую фазу (чтобы скомпенсировать увеличение концентрации нелетучего вещества в растворе), следствием чего будет уменьшение давления пара над раствором и соответственно увеличение температуры кипения раствора. [c.321] Твердая фаза раствора состоит из чистого растворителя количество переходящего при данных условиях в твердую фазу вещества растворителя будет согласно принципу смещения равновесия меньше, чем при отсутствии растворенного нелетучего вещества. Поэтому, для того чтобы перевести весь растворитель в твердую фазу, необходимо охладить раствор до более низкой температуры, т. е. температура замерзания раствора будет меньше, чем чистого растворителя. [c.321] В слабых и разбавленных двойных растворах давление насыщенного пара растворителя р, над раствором меньше давления р насыщенного пара над чистым растворителем на величину т. е. [c.321] Уравнение (8-16) выражает закон Рауля, согласно которому относи те ль иое понижение давления насыщенного пара при растворении равно молярной концентрации раствора. [c.321] Это же уравнение определяет и понижение температуры замерзания (напомним, что теплота затвердевания / отрицательна). [c.321] Понятие осмотического давления хорошо иллюстрируется следующим известным опытом. В трубке, один конец которой закрыт полупроницаемой мембраной (проницаемой для воды, но не для сахара) и погружен в сосуд с водой, находится раствор сахара (рис. 8-3) уровень раствора в трубке выше уровня воды в сосуде на величину h. Это означает, что давление в растворе сахара p f) выше давления в чистой веде при той же температуре, т. е. [c.321] Величина р=росм обусловлена наличием растворенного вещества (в данном случае сахара) и называется осмотическим давлением, производимым в растворе растворенным веществом. [c.321] Внутренняя энергия V и объем V раствора являются однородными функциями р, Т и числа молей Мр) и М° растворенного вещества и растворителя это очевидно, так как при одновременном увеличении и М в одно и то же число раз во столько же раз увеличатся и и V. [c.321] Напомним, что первый член в правой части есть не что иное, как энтропия смешения двух газов. [c.322] Полученный результат вполне разъясняет приведенные выше выражения для химического потенциала растворенного вещества в идеальном растворе. [c.322] Вернуться к основной статье