Свойства газов и жидкостей - Рид Р.
Скачать (прямая ссылка):
фугитивности компонентов газовой фазы.
5.2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
Энтальпия, внутренняя энергия, энтропия, фугагивиость л т д. являгпгхи важными термодиначичеекпмп свойствами. При ана-тнзе технологических процо*
с.ш или Проектировании оборудования изменения таких свинств часто могут Оитг. <виваны с параметрами процесса, напрнмер с увеличением температуры жидкости или газа в теплообменнике. Ноэюму важно уметь рассчитывать изменении эти*
свойств как функций температуры, да ал шли и других независимых переменных
Измените любого термоди паническою спопсгва при переходе системы из очногс состояния п другое не чависитот пути, выбран но о для перехода. Палри Зиср, при определен! и изменении энтальши чистого вещества или смеси постоянного cociasa между спечдгпиячи Pi, 7i и Pz. Тг имеется бесконечное мчожесгво №<3MOa'Hi!!> riyieii расетл, дяр>щч< одинаковый численный результат. Дна из них, как наиболее оюзидиые. №>|лкктр1:р\ютея иравненнныг (3.2 2) и (5 2.3):
Н _ ЦР Г)
т'(тг)т~-№К',г |5'2,)
«=-».-?(!r)r"' Н§)Р"' РАЯ
f\ т,
".-".-J,52Э
В персом случае процесс осуществляется по стадиям, температура поддерживается постоянной на уровне Т, и определяется изотермическое i ем с-нение И от Pi до Рг, затем это изменение доСовляется к пзойлрнчссксму изменению И от I ] до Та лри давлении Р2- Второй случай подобен первому, однако теперь изме ение Я сначала определяется при Pj от Тi до Те, «агеы при 7 V от Pi до Рг 3:и пути расчета схечатичпо показаны па рис 5.1. >ы когорич путь ADC соответствует уравнению (5 2 2), a АБС — уравнению (5 2 3). Результирующее значение &Н = Ih — Я, соответствует переходу chcti мы из состояния Л в ссстоянпе С. Очевидно, что нозможен любой другой путь, например AEFOHC, чо в эгча случае надо иметь значения [дИ!дР)т и {д11-'дТ)р для нескольких изотерм и изобар.
Часщые производные 31-тальпии (или других термодинамических свойств) представляют собой тянгспсь, углов наклона nwiepM и изобар на рис 5 1. Для определения численных значении этих производных чеобходшо знать и дав .тенте и температуру, т. е. производные являются фушошнии двух кеял пненчых интенсивных перемеиьых, как И Н, и. ...
В гл. 7 рассматривается величина (дН!дТ)ро. Эта производная называется теплоемкостью вещества при постоянном давлении {С},) Верхний ньдекс” указывает на то, что в дан нчи случае речь идет о нулевом абсолют -iom давлении, т. с. вещество находится в состоянии идеального газа.
Данные по теплоемкости при высоких дааленлях имеются лиин.врсд кнх случаях. Поэтому для определения
Я1
Энтапьмия Н
Н% — Hi no pile. 5 I чсрсч значения С/, обычно пользу prick AQRC, те.
A"-.f (?),*+[ r'^T ' f (w)r*
P1 T. P
T,
AH ,//» _ HPl)n I- J CpdT _ (// _ ffj (6 2 5)
r,
Члены — //p )y и yh*— ^ pJ)t вазнваются функциям л отклонения nr идеального состояния (изотермическими намерениями). Они связызлогтермодинамические свойство (в данном случае энтальпию) при некоторых Р, Т с опорным состоянием (Р = 0 для энтальпии) при той же температуре Т В разделе 5 3 показано, что функции отклонении термодинамических сеойа ь могут быть выражены только через Р—V—Т соотноше! ия или, что то же самсс, найдены из уравнения состояния. С другой стороны, член J С' <!Т рассчитывается для состояния идеального газа, а значение CL определяется так, какоп-гсано в г.ч. 7.
кончу ром (5 2 4)
5.S. ФУНКЦИИ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ИДЕАЛЬНОГО состояния
Пусть L является знгчением какого-либо термодинниического свинства чистого компонента (или смеси определен неге состава) при некоторых Р, Т Если Lc определяется как значение L прр. той же температуре (и при том же со ставе, сслн это смесь), во в идеальногазовом состоянии и при опорном давлении Р1, то изотермическое изменение термодинамического свойства определяется как L — If или L° — L. В опорной точке при Т, Р° мольный объем Г= вычислиется по уравнению
(5 3.1)
Как показано ниже, изотермические изменения термодинамических свойств могут быть выражены через Р—V—Т свойства вещества. Известны два общих подхода. Первый более удобен, если Р—V—Т свойства описываются уравнением состоянии в явном виде относительно Р. Все аналитические уравнения состояния, приведенные в гл. 3, имеют такой ивВ Второй подход применяется чаще в тех случаях, когда температура и давление яаляются независимыми переменными. Например, корреляции, основанные на принципе соответственных состояний (гл. 3), имеют вид Z = / (7V, Рг)-
В рзмках верного подхода ныведем соотношение для иэотсрмичсснсго изменения энергии Гельмгольца, из которого легко могу т быть получены выражения для изотермических изменений всех прочих термодинамических свойств. При постоянных температуре и составе изменение свободной энергии Гельмгольца с мольным объем >ч V имеет вид
dA -----Р dV (5 3.2)
в предшах
Получендс численных значений по уравнению (5.3.3) затруднено, так ьак один предел интегрирования относится к реальному состоянню, а другой к опор-
иому вдеальногааоЕому состоянию. Поэтому следует разбить интеграл не две части:
V со
А— А° = — J PdV — | PdV (Б.3.4)
Первый интеграл требует знания свойств реального газа, т. е. функции Р = / (V) при постоянной температуре Т, в то время как второй описывает идеальный газ и может быть взят сразу. Однако, чтобы избежать трудностей, которые вноевг бесконечность в качестве предела интегрирования, следует в правой части F
