Chương III: Sự chuyển pha trong hệ chất nguyên chất | Bài giảng môn Hóa lý | Đại học Bách khoa hà nội

Áp suất hơi bão hòa: là áp suất của pha hơi nằm cân bằng với pha rắn hoặc lỏng của một chất nguyên chất. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa lý giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

Chương III:
SỰ CHUYỂN PHA TRONG HỆ
CHẤT NGUYÊN CHẤT
I. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN NHIỆT ĐỘ CHUYỂN
PHA. PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON CLAUSIUS
Xét hệ 1 cấu tử gồm 2 pha cân bằng:
Điều kiện cân bằng pha: G
α
= G
β
G
α
+ dG
α
= G
β
+ dG
β
Nếu quá trình chuyển pha không sinh công có ích:
dG = - SdT +VdP
Vậy:
Xét qtrình chuyển pha của 1 lượng chất:
Vậy:
T
S
l
=D
l
D
=
V.T
dP
dT
dP.VdT.S D=DÛ
dP.VdT.SdP.VdT.S
bbaa
+-=+-
dP).VV(dT).SS(
abab
-=-Û
I. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN NHIỆT ĐỘ CHUYỂN
PHA. PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON CLAUSIUS
Mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ chuyển pha trong
một số q trình:
vQuá trình sôi
vQuá trình nóng chảy
Bài tập:
Khối lượng riêng của phenol rắn là 1,072.10
3
kg/m
3
;
của phenol lỏng là 1,056.10
3
kg/m
3
;
Nhiệt nóng chảy là 1,044.10
5
J/kg;
Nhiệt độ kết tinh là 314,2 K.
Tính dT/dP và nhiệt độ nóng chảy của phenol ở 5,065.10
7
N/m
2
. Coi rằng trong khoảng áp suất này dT/dP không đổi.
II. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA
Áp suất hơi bão hòa: là áp suất của pha hơi nằm cân bằng
với pha rắn hoặc lỏng của một chất nguyên chất.
Tại một nhiệt độ, khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất k
quyển thì chất lỏng sôi (hoặc thăng hoa). Nhiệt độ đó
chính là nhiệt chuyển pha lỏng (rắn)
®
hơi.
Bài tập: Áp suất hơi bão hòa của toluen được biểu thị bằng
phương trình:
lnP =
Xác định nhiệta hơi của toluen ở 110,7
o
C. Chấp nhận hơi
toluen là khí lý tưởng
68,63ln43,15
62,6601
+-- T
T
Phương trình Clapeyron Clausius với quá trình hóa hơi
và thăng hoa:
dT
TR
Pd .
.
ln
2
l
=
III. Ý NGHĨA PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON CLAUSIUS
vMô tả sự phụ thuộc của nhiệt độ chuyển pha vào áp
suất cân bằng (hoặc ngược lại)
vVới quá trình nóng chảy và chuyển hóa giữa các
dạng thù hình: phương trình mô tả liên hệ giữa biến
thiên của áp suất bên ngoài tác dụng lên hệ và biến
thiên tương ứng của nhiệt độ chuyển pha.
Với quá trình hóa hơi và thăng hoa: phương trình
mô tả liên hệ giữa biến thiên của áp suất hơi bão hòa
và biến thiên tương ứng của nhiệt độ chuyển pha.
vCác kết quả của phương trình Clapeyron – Clausius
phù hợp với kết quả suy ra từ nguyên lý Le Chatelie
áp dụng cho chuyển pha và ngược lại.
IV. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ MỘT CẤU TỬ
1.Giản đồ trạng thái của H
2
O
Rắn
P
T
A
C
O
K
Hơi
Lỏng
B
IV. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ MỘT CẤU TỬ
2.Giản đồ trạng thái của lưu huỳnh
B
P
t (
0
C)
95,5 120 151
Hơi
Lỏng
Tà phương
Đơn tà
O
C
A
| 1/7

Preview text:

Chương III:
SỰ CHUYỂN PHA TRONG HỆ CHẤT NGUYÊN CHẤT
I. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN NHIỆT ĐỘ CHUYỂN
PHA. PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON – CLAUSIUS

Xét hệ 1 cấu tử gồm 2 pha cân bằng:
Điều kiện cân bằng pha: Gα = Gβ và Gα + dGα= Gβ + dGβ
Nếu quá trình chuyển pha không sinh công có ích:
dG = - SdT +VdP Vậy: - S a dT . + Va dP . = Sb - dT . + Vb dP . Û S ( b - Sa dT ). = (Vb - Va dP ). Û D dT . S = D dP . V l
Xét quá trình chuyển pha của 1 lượng chất: D S = T dT D . T Vậy: = V dP l
I. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN NHIỆT ĐỘ CHUYỂN
PHA. PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON – CLAUSIUS

Mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ chuyển pha trong một số quá trình: vQuá trình sôi
vQuá trình nóng chảy Bài tập:
Khối lượng riêng của phenol rắn là 1,072.103 kg/m3;

của phenol lỏng là 1,056.103 kg/m3;
Nhiệt nóng chảy là 1,044.105 J/kg;
Nhiệt độ kết tinh là 314,2 K.
Tính dT/dP và nhiệt độ nóng chảy của phenol ở 5,065.107
N/m2. Coi rằng trong khoảng áp suất này dT/dP không đổi.

II. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA
Áp suất hơi bão hòa: là áp suất của pha hơi nằm cân bằng
với pha rắn hoặc lỏng của một chất nguyên chất.
Tại một nhiệt độ, khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất khí
quyển thì chất lỏng sôi (hoặc thăng hoa). Nhiệt độ đó
chính là nhiệt chuyển pha lỏng (rắn)
® hơi.
Phương trình Clapeyron – Clausius với quá trình hóa hơi và thăng hoa: l d ln P = dT . R T . 2
Bài tập: Áp suất hơi bão hòa của toluen được biểu thị bằng phương trình: 62 , 6601 lnP = - - , 15 43lnT + 68 , 63 T
Xác định nhiệt hóa hơi của toluen ở 110,7oC. Chấp nhận hơi
toluen là khí lý tưởng

III. Ý NGHĨA PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON – CLAUSIUS
vMô tả sự phụ thuộc của nhiệt độ chuyển pha vào áp
suất cân bằng (hoặc ngược lại)
vVới quá trình nóng chảy và chuyển hóa giữa các
dạng thù hình: phương trình mô tả liên hệ giữa biến
thiên của áp suất bên ngoài tác dụng lên hệ và biến
thiên tương ứng của nhiệt độ chuyển pha.

Với quá trình hóa hơi và thăng hoa: phương trình
mô tả liên hệ giữa biến thiên của áp suất hơi bão hòa
và biến thiên tương ứng của nhiệt độ chuyển pha.
vCác kết quả của phương trình Clapeyron – Clausius
phù hợp với kết quả suy ra từ nguyên lý Le Chatelie
áp dụng cho chuyển pha và ngược lại.

IV. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ MỘT CẤU TỬ
1.Giản đồ trạng thái của H2O P B K Rắn Lỏng O Hơi C T A
IV. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ MỘT CẤU TỬ
2.Giản đồ trạng thái của lưu huỳnh B P Đơn tà Lỏng Tà phương O C A Hơi t (0C) 95,5 120 151