Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
In ГУ} - 0,84в|і - In [0,726 + (0,274) (0,000057)] -
(0,726)_ _Ода_1) пш
0,726 + (0,274) (0,000057) (0,726) (0,00611) + 0,274 J J ~ '
InT^ = 0,640 |l — In [(0,726) (0,00611) + 0,274] -
(0,726) (0,000057) ,__-0,274_] \ _
L0,726 + (0,274)(0,000057) + (0,726) (0,00611) + 0,274 J J ~~
Для хА = 0,047
_ (0,047) (2) + (0,953) (2) _ _
Хіл - (0,047) (3) + (0,953) (5) ~ 0,4077 *l? ~ °'5828' *8 = °'0096
в1Л = 0,5187; Q1B = 0,4721; O8 = 0,0092 1пГ1Л = 0,848 Jl — In [0,5187 + 0,4721 + (0,0092) (0,000057)] —
Г_0,5187 + 0,4721)__
L 0,5187 + 0,4721 + (0,000057) (0,0092) +
-I- (0,0092)(0,00611) 1)
Т~ 0,5187 + 0,4721)(0,00611 + (0,0092) Jj '^
In Г9 = 0,640 jl - In [(0,5187 + 0,4721) (0,00611) + 0,0092] —
-[¦
(0,5187 + 0,4821)(0,000057)
0,5187 + 0,4721 + (0,0092)(0,000057) 0,0092
(0,5187 + 0,4721) (0,00611) + 0,0092
2,9310
In ?f = (2) (0,0047 - 0,2664) + (1) (2,9310) - 0,8284) = 1,5792
In V1 = In vp + In vf = - 0,043 + 1,5792 = 1,5389 или Y1 = 4,66
Используя ту же процедуру расчета для пентана, находим, что y2 = 1,02. Соответствующие экспериментальные значения, по JIo и др. [50], равны 4, 41 и 1, И.
8.11. РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ В ЖИДКОСТЯХ
При небольших давлениях газы в типичных жидкостях растворяются незначительно. Например, при 25 °С и парциальном давлении 1 атм растворимость (мольная доля) азота в циклогексане имеет величину х = 7,6-10~4, а в воде X= 0,18-10"4. За некоторыми исключениями (например, для водорода) растворимость какого-либо газа в типичных растворителях обычно уменьшается при повышении температуры. Однако при высоких температурах, приближающихся
11 Рид р. и др.
321
12
-WO
5,6 5,5 5,4
CM
H 5,3 Ы5,2
5,0
+40 -+240 +440 Температура, 0F
оС,
200 400 600 800 1000 Дабление, атм
Рис. 8.11. Растворимость метана в «-гептане при фугитивности метана в паровой фазе 0,01 атм [66].
Рис. 8.12. Растворимость азота в воде при высоких давлениях [66 ].
к критической температуре растворителя, растворимость газа обычно возрастает с температурой (рис. 8.11).
Определенные экспериментальные значения растворителей публикуются в литературе уже более 100 лет, однако большая их часть — данные низкого качества. Хотя по настоящему полного и критичного собрания имеющихся данных в литературе не существует, известны несколько справочников по растворимости (табл. 8.22).
К сожалению, в публикациях по растворимостям газов используется большое количество различных единиц измерения. Наиболее часто встречаются два безразмерных коэффициента: 1) коэффициент Бунзена, определяемый как объем (пересчитанный на О 0C и 1 атм) газа, растворенного в единице объема растворителя при температуре системы T и при парциальном давлении растворимого, равном 1 атм; 2) коэффициент Оствальда, определяемый как объем газа при температуре системы T и парциальном давлении р, растворенный в единице объема растворителя. Если растворимость мала и газовая фаза идеальна, то коэффициент Оствальда не зависит от р, связь между коэффициентами определяется соотношением:
T
Коэффициент Оствальда = "273 (К0ЭФФиц.иент Бунзена)
где T выражено в Кельвинах. Френд и Адлер [29] рассмотрели эти и другие коэффициенты для измерения растворимостей и их применение в инженерных расчетах.
ТАБЛИЦА 8.22. Некоторые справочники по растворимости газов в жидкостях
1. Растворимость неорганических и металлорганнческих соединений Seidell, A.: «Solubilities of Inorganic and Metal-Organic Compounds, «Van No-strand, New York, 1958, and «Solubilities of Inorganic and Organic Compounds», Nostrand, New York, 1952.
2. Растворимость неорганических и органических соединений
Stephen, H., and Т. Stephen: «Solubilities of Inorganic and Organic Compounds», Pergamon Press, Oxford, and Macmillan, New York, 1963 Battino, R., and H. 1.. Clever: Chem. Rev., 66:395, (1966). Wilhelm, E., and R. Battino: Chen-. Rev., 73:1 (1973).
322
Такие единицы измерения характерны для старых статей. В последние годы принято выражать растворимости в мольных долях или использовать коэффициенты Генри.
Закон Генри является хорошей аппроксимацией при небольших значениях растворимости. Пусть для бинарных систем индекс 2 относится к растворяемому газу, а индекс 1 — к жидкому рстворителю. Тогда закон Генри можно записать следующим образом:
/2 = /Cvp,4: *2«' (»•»'•I)
где X — мольная доля; / — фугитивность; H — константа Генри; строго определяемая как
/Zf1VP1) = lim (L\ (8.11.2)
Z' *2^0 V X /2
Индекс 2,1 показывает, что константа Генри H относится к растворимому 2 в растворителе 1. Верхний индекс PvPl указывает, что давление системы (при X2-> 0) равно давлению насыщенных паров растворителя 1 при температуре Т. Константа Генри зависит от температуры (и часто очень сильно).
Если давление газа велико, то следует принимать во внимание влияние давления на величину константы Генри. В этом случае уравнение (8.11.1) принимает более общий вид:
где Ф — коэффициент фугитивности паровой фазы; P — давление системы; V™ — парциальный мольный объем растворенного газа в жидкой фазе при бесконечном разбавлении; R — универсальная газовая постоянная. [В уравнении (8.11.3) предполагается, что V™ не зависит от давления в интервале P—^vp ].
