Давление насыщенного пара.


Содержание:
  • Испарение жидкостей. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА
  • Физика: подготовка к ЕГЭ. Влажность


  • Испарение жидкостей. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА

    Предыдущая14151617181920212223242526272829Следующая



    Жидкость, налитая в открытый сосуд, испаряется из него. При этом молекулы, оторвавшиеся от поверхности жидкости за счёт конвективных потоков и броуновского движения, уходят в окружающее пространство, а на их место из жидкости вылетают всё новые и новые молекулы. Таким образом, над поверхностью жидкости образуется насыщенный пар и процесс испарения протекает до тех пор, пока вся жидкость не испарится.

    Для того чтобы молекула оторвалась от поверхности жидкости, она должна иметь кинетическую энергию примерно в 10 раз большую, чем средняя кинетическая энергия молекул жидкости.

    В закрытом сосуде кроме испарения будет протекать процесс конденсации паров. При этом в начальный момент времени скорость испарения будет больше скорости конденсации. Но с увеличением числа молекул в единице объёма скорость испарения уменьшается, а скорость конденсации возрастает. В какой-то момент скорость испарения становится равной скорости конденсации. Такое состояние жидкости и пара называется динамическим равновесием. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

    Давление насыщенного пара зависит от природы жидкости и её абсолютной температуры. Зависимость давления пара от температуры можно выразить формулой, вытекающей из уравнения Клаузиса-Клайперона.

    . (53)

    Если принять в первом приближении, что теплота испарения с изменением температуры остаётся величиной постоянной (что справедливо для области температур, которой отвечают невысокие значения давления пара), то интегрируя уравнение, получим:

    , (54)

    где С – постоянная интегрирования.

    Если же мы будем интегрировать уравнение в пределах от Т1 до Т2 и соответственно от Р1 до Р2, то получим уравнение вида:

    (55)

    или, перейдя к десятичному логарифму, получим:

    . (56)

    Это уравнение линейное и может быть использовано для определения давления пара данной жидкости при заданной температуре, если известны значение давления пара при другой температуре и мольная теплота испарения.

    Из полученных уравнений видно, что с повышением температуры жидкости давление пара увеличивается. С увеличением мольной теплоты испарения давление пара уменьшается, т. к. уменьшается летучесть жидкости.

    На практике очень часто приходится иметь дело с различными смесями горючих жидкостей. Различают следующие смеси двух и более жидкостей:

    1. смеси жидкостей, хорошо растворимых друг в друге;

    2. смеси жидкостей, частично растворимых друг в друге;

    3. смеси жидкостей, не растворимых друг в друге.

    Давление пара смесей нерастворимых друг в друге жидкостей определяется как сумма давлений компонентов смеси по формуле:

     

    , (57)

    где - давление пара смеси не растворимых друг в друге жидкостей,

    Рiдавление пара i- компонента.

    Расчёт давления пара смеси жидкостей, растворимых друг в друге, ведётся по формуле:

    , (58)

    где - давление пара смеси жидкостей, растворимых друг в друге;

    ri – мольная доля i компонента, причём .

    Мольная доля каждого компонента может быть определена по формуле

    , (59)

    где g1, g2, g3 …gi – весовой процент каждого компонента в жидкой фазе;

    M1, M2, M3 – молекулярные массы компонентов.

     

    ПРИМЕР:Вычислить давление пара толуола при температуре 17°С, если при температуре 30°С давление насыщенных паров его равно 37,2 мм рт. ст. Мольная теплота испарения толуола 32880 Дж/моль.

    Решение:

    Из уравнения (50) выразим lgP1

    .

    Отсюда Р1 = 20,8 мм рт. ст.

    Ответ: при температуре 17 °С давление насыщенных паров толуола составит 20,8 мм рт. ст.

    Давление насыщенного пара при заданной температуре можно определить по номограмме (рис. 3). В середине номограммы находится шкала давления пара, общая для всех веществ. Справа и слева от неё – шкалы температур. По обе стороны от шкалы давления расположены точки, каждая из которых соответствует определённому веществу. Например, №19 –керосину и декану, №32 – этиленгликолю и т. д. Нахождение давления пара жидкости сводится к тому, что через точку, отвечающую заданному веществу, и точку заданной температуры проводится прямая до пересечения её со шкалой давления пара. Точка пересечения этой прямой со шкалой давления и даст значение давления пара при заданной температуре. Для нахождения точных значений давления насыщенных паров или температурных пределов необходимо уметь находить цену деления в конкретных интервалах давлений насыщенных паров по формуле

    . (60)

     

    ПРИМЕР:Определить давление пара воднобензольной эмульсии при температуре 20°С.

    Решение:

    1. По номограмме № 1 (рис. 3) для определения давления насыщенного пара находим значения давления насыщенных паров бензола и воды при температуре 20 °С.

    Давление насыщенных паров бензола при температуре 20 °С составило 9,31 кПа, давление насыщенных паров воды составило 2,39 кПа.

    2. Поскольку вода и бензол при смешивании образуют эмульсию, т. е. взаимно нерастворимы, давление насыщенных паров рассчитывается по формуле (кПа).

    Ответ: давление пара воднобензольной эмульсии при температуре 20 °С составило 11,7 кПа.

     

    ПРИМЕР: Определить давление насыщенных паров спиртовой смеси при температуре 10 °С. Состав смеси в весовых процентах: этанола – 30 %, метанола – 20 %, пропанола – 50 %.

    Решение:

    1. Определяем давление насыщенного пара каждого компонента смеси по номограмме:

    Рн.п.(СН4О)=7,315 кПа; Рн.п.2Н6О)=1,995 кПа; Рн.п.3Н8О)=0,931 кПа.

    2. Определяем молекулярные массы компонентов:

    М(СН4О)=32 у. ед.; М2Н6О)=46 у. ед.; М3Н8О=60 у. ед.

    3. Определяем мольные доли компонентов:

    ;

    ;

    .

    4. Определяем давление паров смеси растворимых друг в друге жидкостей.

    (кПа).

    Ответ: давление паров спиртовой смеси при 10°С составило 3,14 кПа.

     

    Рис. 3. Номограмма № 1 для определения давления насыщенного пара жидкостей


    ПРИМЕР:определить, будет ли опасной концентрация паров этилового спирта в мернике при температуре 270 К и общем давлении 101,3 кПа.

    Решение:

    1. Определяем давление паров этилового спирта при температуре 270 К (по номограмме № 1 рис. 3) Р = 13,32 кПа.

    2. Определяем фактическую концентрацию паров этилового спирта:

    .

    3. По справочным данным определяем область воспламенения этилового спирта:

    jн = 3,28 % jв = 18,95 %.

    4. Сравниваем j и jн: j = 1,31 % < jн = 3,28 %, следовательно определяем ПДВК.

    ПДВК ≤ Кбез × jн = 0,5 × 3,28 = 1,64 %.

    Кбез = 0,5 , т.к. мерник – аппарат без источников зажигания.

    5. Сравниваем j с ПДВК и делаем вывод: j = 1,31 < ПДВК, следовательно концентрация безопасна.

    Ответ: концентрация паров этилового спирта в мернике при температуре 270 К и давлении 101,3 кПа будет безопасной.

     

    Для определения мест расположения устройств вытяжной вентиляции при работе с жидкостями необходимо знать плотность их паров по воздуху, т.е. вес их относительно воздуха.

    Плотность пара по воздуху определяется по формуле

    , (61)

    где МГВ – молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.

    Если Д >1, то пары тяжелее воздуха и будут скапливаться в нижней части помещения, вентиляционные устройства следует располагать внизу.

    Если Д < 1, то пары легче воздуха и будут скапливаться в верхней части помещения, вентиляционные устройства следует располагать вверху.

    ПРИМЕР:Определить место расположения устройств вытяжной вентиляции при работе с бензолом.

    Решение:

    1. Определяем молярную массу бензола: М6Н6) = 6×12 + 6 ×1 = 78 (кг/кмоль).

    2. Определяем плотность пара по воздуху:

    пары тяжелее воздуха и скапливаются в нижней частипомещения.

    Ответ:устройства вытяжной вентиляции при работе с бензолом должны быть расположены в нижней части помещения.

     

     



    Предыдущая14151617181920212223242526272829Следующая






    Date: 2015-08-15; view: 1851; Нарушение авторских прав

    Понравилась страница? Лайкни для друзей:
    Источник: http://mydocx.ru/4-90457.html

    Физика: подготовка к ЕГЭ. Влажность


    Опубликовано: 17.02.2018 | Автор: glanunecto

    Рейтинг статьи: 5

    Похожие статьи


    Всего 5 комментариев.


    25.02.2018 Марина:
    С интервалом в один градус приведено давление (Р) пара воды от температуры плавления до крити¬ческой.. До 100 °С таблица содержит значение Р, выраженное в кПа и мм. рт.ст., выше 100 °С значение Р указано только в кПа.

    10.02.2018 Флора:
    Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны. Зависимость давления насыщенного пара от температуры.  Например, при температуре 100 °С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути.

    18.02.2018 Гаврила:
    Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.  Насыщенное давление водяного пара во влажном воздухе рассчитывается по формуле. где функция от давления равна.

    21.02.2018 bellpregpava:
    Давление насыщенного водяного пара (кПа) в равновесии с переохлажденной водой. Температура, °C. Десятки.

    12.02.2018 Аполлон:
    •Ненасыщенный пар. •Зависимость давления насыщенного пара от температуры.  Давление насыщенного пара. И что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем?

    14.02.2018 Наталья:
    Главная причина увеличения давления насыщенного пара с ростом температуры – увеличение массы пара.  Для ненасыщенного пара справедливо уравнение состояния идеального газа с постоянной массой. з) Чему равно давление в сосуде.