Завдання № 2 Для першого з'єднання розрахувати і 3,4,4-Тріметілгептан Ентальпія. де -Ентальпія утворення речовини при 730К; -Ентальпія утворення речовини при 298К; -Середня теплоємність. ; Для розрахунку з таблиці Бенсона випишемо парціальні вклади відповідно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К і шляхом інтерполяції знайдемо для 730К., і для елементів складових з'єднання. Таблиця 5 | Кількість вкладів | З pi, 298K, | З pi, 400K, | З pi, 500K, | З pi, 600K, | З pi, 730K, | З pi, 800K, | СН 3 - (С) | 5 | 25.910 | 32.820 | 39.950 | 45.170 | 51.235 | 54.5 | СН-(3С) | 1 | 19.000 | 25.120 | 30.010 | 33.700 | 37.126 | 38.97 | З-(4С) | 1 | 18.29 | 25.66 | 30.81 | 33.99 | 35.758 | 36.71 | СН 2 - (2С) | 3 | 23.02 | 29.09 | 34.53 | 39.14 | 43.820 | 46.34 | Σ | 10 | 235.900 | 302.150 | 364.160 | 410.960 | 460.516 | |
З | 10 | 28.836 | 29.179 | 29.259 | 29.321 | 29.511 | 29.614 | Н 2 | 11 | 403.636 | 440.259 | 468.119 | 491.151 | 512.824 |
| Σ |
| 28.836 | 29.179 | 29.259 | 29.321 | 29.511 | 29.614 |
, Ентропія. Для розрахунку з таблиці Бенсона випишемо парціальні вклади відповідно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К і шляхом інтерполяції знайдемо для 730К. Таблиця 5 | Кількість вкладів | З pi, 298K, | З pi, 400K, | З pi, 500K, | З pi, 600K, | З pi, 730K, | З pi, 800K, | СН 3 - (С) | 5 | 25.910 | 32.820 | 39.950 | 45.170 | 51.235 | 54.5 | СН-(3С) | 1 | 19.000 | 25.120 | 30.010 | 33.700 | 37.126 | 38.97 | З-(4С) | 1 | 18.29 | 25.66 | 30.81 | 33.99 | 35.758 | 36.71 | СН 2 - (2С) | 3 | 23.02 | 29.09 | 34.53 | 39.14 | 43.820 | 46.34 | Σ | 10 | 235.900 | 302.150 | 364.160 | 410.960 | 460.516 | |
Завдання № 3 Для чотирьох сполук, наведених у таблиці, рекомендованими методами обчислити (рідина-пар) температуру, критичний тиск, критичний обсяг, ацентріческій фактор. Метод Лідерса. Критичну температуру знаходимо за формулою: де -Критична температура; -Температура кипіння (беремо з таблиці даних); -Сума парціальних внесків в критичну температуру. Критичний тиск знаходиться за формулою: де -Критичний тиск; -Молярна маса речовини; -Сума парціальних внесків в критичний тиск. Критичний обсяг знаходимо за формулою: де -Критичний обсяг; -Сума парціальних внесків в критичний обсяг. Ацентріческій фактор розраховується за формулою: ; де -Ацентріческій фактор; -Критичний тиск, виражене у фізичних атмосферах; -Приведена нормальна температура кипіння речовини; -Нормальна температура кипіння речовини в градусах Кельвіна; -Критична температура в градусах Кельвіна. Для розрахунку, вибираємо парціальні вклади для кожної речовини з таблиці складових для визначення критичних властивостей за методом Лідерса. 3,4,4-Тріметілгептан Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | Δ V | СН 3 - (С) | 5 | 0.1 | 1.135 | 275 | СН 2 - (2С) | 3 | 0.06 | 0.681 | 165 | СН-(3С) | 1 |
| 0.012 | 0.21 | 51 | З-(4С) | 1 | 0 | 0.21 | 41 | Σ | 10 | 0.172 | 2.236 | 532 |
Критична температура. Критичне тиск. . Критичний обсяг. Ацентріческій фактор. Оскільки для речовини відсутні експериментальні значення критичних параметрів, використовуємо параметри, отримані методом Лідерса. ; Циклогексан Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | к-сть
|
|
|
| (CH 2) цикл | 6 | 0.078 | 1.104 | 267 | Сума | 6 | 0.078 | 1.104 | 267 |
Критична температура. Критичне тиск. Критичний обсяг. Ацентріческій фактор. Етілнонаноат Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | Δ V | CН 3 | 2 | 0.04 | 0.454 | 110 | CH 2 | 8 | 0.16 | 1.816 | 440 | -CОО- | 1 | 0.047 | 0.47 | 80 | Сума | 11 | 0.247 | 2.74 | 630 |
Критична температура. Критичне тиск. ; Критичний обсяг. Ацентріческій фактор. орто-толуидин Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | Δ V | СН 3 - | 1 | 0.02 | 0.227 | 55 | -CH = (цікл.) | 4 | 0.044 | 0.616 | 148 | > C = (цікл.) | 2 | 0.022 | 0.308 | 72 | NH 2 - | 1 | 0.031 | 0.095 | 28 | Сума | 8 | 0.117 | 1.246 | 303 |
Критична температура. Критичне тиск. Критичний обсяг. Ацентріческій фактор. . Метод Джобака. Критичну температуру знаходимо за рівнянням; де -Критична температура; -Температура кипіння (беремо з таблиці даних); -Кількість структурних фрагментів в молекулі; -Парціальний внесок у властивість. Критичний тиск знаходимо за формулою: де -Критичний тиск в барах; -Загальна кількість атомів в молекулі; -Кількість структурних фрагментів; -Парціальний внесок у властивість. Критичний обсяг знаходимо за формулою: де -Критичний обсяг у ; -Кількість структурних фрагментів; -Парціальний внесок у властивість. Для розрахунку, вибираємо парціальні вклади в різні властивості для кожної речовини з таблиці складових для визначення критичних властивостей за методом Джобака. 3,4,4-Тріметілгептан Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | Δ V | СН 3 - | 5 | 0.0705 | -0.006 | 325 | ,-СН 2 - | 3 | 0.0567 | 0 | 168 | > СН- | 1 | 0.0164 | 0.002 | 41 | > С < | 1 | 0.0067 | 0.0043 | 27 | Σ | 10 | 0.1503 | 0.0003 | 561 |
Критична температура. Критичне тиск. ; Циклогексан Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | к-сть | Δ T | Δ P | Δ V | (CH 2) цикл | 6 | 0.06 | 0.015 | 288 | Сума | 6 | 0.06 | 0.015 | 288 |
Критична температура. Критичне тиск. ; Етілнонаноат Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | CН 3 | 2 | 0.0282 | -0.0024 | CH 2 | 8 | 0.1512 | 0 | -CОО- | 1 | 0.0481 |
| 0.0005 | Сума | 11 | 0.2275 | -0.0019 |
Критична температура. Критичне тиск. ; орто-толуидин Випишемо парціальні вклади для температури, тиску й обсягу: Група | кол-во | Δ T | Δ P | СН 3 - | 3 | 0.0423 | -0.0036 | (= CH) (ds) | 3 | 0.0246 | 0.0033 | (= C) (ds) | 2 | 0.0286 | 0.0016 | NH 2 | 1 | 0.0243 | 0.0109 | Сума | 9 | 0.1198 | 0.0122 |
Критична температура. Критичне тиск. ; Завдання № 4 Для першого з'єднання розрахувати , і . Визначити фазовий стан компонента. Ентальпія 3,4,4-Тріметілгептан Для розрахунку , і скористаємося таблицями Лі-Кеслера і розкладанням Пітцера. де - Ентальпія утворення речовини в стандартному стані; -Ентальпія утворення речовини в заданих умовах; і -Ізотермічні зміни ентальпії. Знаходимо наведені температуру і тиск: по цих значень за допомогою таблиці Лі-Кеслера і розкладання Пітцера інтерполяцією знаходимо ізотермічне зміна ентальпії. З правої частини висловлюємо: Ентропія де ентропія речовини в стандартному стані; - Ентропія речовини в заданих умовах; -Ацентріческій фактор. Критичні параметри речовини визначаємо методом Лідерса. ; R = 8,314 Дж / моль * К Знаходимо наведені температуру і тиск: по цих значень за допомогою таблиці Лі-Кесслера і розкладання Пітцера інтерполяцією знаходимо ізотермічне зміна ентропії. Теплоємність. де - Теплоємність з'єднання при стандартних умовах; - Теплоємність з'єднання при заданих умовах; -Ацентріческій фактор. Критичні параметри речовини визначаємо методом Лідерса. ; R = 8,314 Дж / моль * К Знаходимо наведені температуру і тиск: по цих значень за допомогою таблиці Лі-Кесслера і розкладання Пітцера інтерполяцією знаходимо ізотермічне зміна теплоємності. Дж / моль * К З правої частини висловлюємо: Завдання № 5 Для першого з'єднання розрахувати щільність речовини при температурі 730 К і тиску 100 бар. Визначити фазовий стан компонента. Для визначення щільності речовини скористаємося методом прогнозування щільності індивідуальних речовин з використанням коефіцієнта стисливості. де -Щільність речовини; М-молярна маса; V-об'єм. Для даної речовини знайдемо коефіцієнт стисливості з використанням таблиці Лі-Кесслера за наведеними температурі і тиску. Коефіцієнт стисливості знаходиться по розкладанню Пітцера: де Z-коефіцієнт стисливості; -Ацентріческій фактор. Наведену температуру знайдемо за формулою де -Приведена температура в К; Т-температура речовини в К; -Критична температура в К. Наведене тиск знайдемо за формулою ; Де - Наведене; Р і тиск і критичний тиск в атм. відповідно. Критичні температуру і тиск а так само ацентріческій фактор візьмемо експериментальні. Критичні параметри речовини визначаємо методом Лідерса. ; R = 8,314 Дж / моль * К Знаходимо наведені температуру і тиск: Коефіцієнт стисливості знайдемо з розкладання Пітцера: шляхом інтерполяції знаходимо і . = 0,8190; = 0,2356; З рівняння Менделєєва-Клайперона , де P-тиск, V-об'єм; Z - коефіцієнт стисливості; R-універсальна газова постійна (R = 82.04); T-температура; виразимо об'єм: М = 142,29 г / моль. Фазовий стан речовини визначаємо за таблицями Лі-Кесслера, за наведеними параметрами температури і тиску. Клітинка, відповідна даним наведеним параметрам знаходиться під лінією бінодаля, отже дана речовина при 730К і 100 бар - газ. Завдання № 6 Для чотирьох сполук, наведених у таблиці, рекомендованими методами обчислити щільність насиченою рідини. Привести графічні залежності «щільність-температура» для області існування рідкої і парової фаз. Виконати аналіз. Для обчислення щільності насиченою рідини скористаємося методом Ганна-Ямади. де -Щільність насиченою рідини; М - молярна маса речовини; -Молярний об'єм насиченою рідини. де -Масштабуючий параметр; -Ацентріческій фактор; і Г-функції наведеної температури. 3,4,4-Тріметілгептан в проміжку температур від 298 до 475 До обчислимо за формулою: У проміжку температур від 475 до 588 До обчислимо за формулою: У проміжку температур від 298 до 480 До обчислимо Г за формулою: Знаходимо масштабуючий параметр: Отримані результати зведемо в таблицю: T, К | T r | V r (0) | V sc | Г | V s | ρ s, г / см 3 | 145,1546 | 0,3 | 0,3252 | 254,7858 | 0,2646 | 82.8474 | 1,9149 | 169,347 | 0,35 | 0,3331 |
| 0,2585 | 84,87309 | 1,6765 | 193,5395 | 0,4 | 0,3421 |
| 0,2521 | 87,1724 | 1,6322 | 217,7319 | 0,45 | 0,3520 |
| 0,2456 | 89,67771 | 1,5866 | 241,9243 | 0,5 | 0,3625 |
| 0,2387 | 92,364 | 1,5405 | 266,1168 | 0,55 | 0,3738 |
| 0,2317 | 95,24881 | 1,4938 | 290,3092 | 0,6 | 0,3862 |
| 0,2244 | 98,39231 | 1,4461 | 314,5016 | 0,65 | 0,3999 |
| 0,2168 | 101,8972 | 1,3964 | 338,6941 | 0,7 | 0,4157 |
| 0,2090 | 105,9088 | 1,3435 | 362,8865 | 0,75 | 0,4341 |
| 0,2010 | 110,6151 | 1,2863 | 387,0789 | 0,8 | 0,4563 |
| 0,1927 | 116,2464 | 1,2240 | 411,2714 | 0,85 | 0,4883 |
| 0,1842 | 124,4013 | 1,1438 | 435,4638 | 0,9 | 0,5289 |
| 0,1754 | 134,749 | 1,0559 | 449,9793 | 0,93 | 0,5627 |
| 0,1701 | 143,3613 | 0,9925 | 459,6563 | 0,95 | 0,5941 |
| 0,1664 | 151,3625 | 0,9400 | 469,3332 | 0,97 | 0,6410 |
| 0,1628 | 163,3205 | 0,8712 |
|