Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
293
при температуре до 24000 К и давлениях 10~4—102 атм. В [7.12] построена также Я, я-диаграмма для рассматриваемой области температур и давлений (рис. 80)*. В обоих случаях расчет выполнен в предположении, что газовая система подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева. В работе Кессельмана и Котляревского [7.4] расчет и, Я и 5 в интервале температур 2000—4000 К и при р^бОО атм выполнен с учетом реальности компонентов смеси.
СОг СО/ у— '-0/
—
15 20 Т*10?К
Рис. 79.- Равновесный состав смеси, образующейся при распаде одного моля С02:
а — для р = 100 атм; б — для р = 10-4 атм
Для молекулы С02 согласно [7.3] расчетная формула для Фт* в приближении к модели гармонический осциллятор — жесткий ротатор имеет вид
ф* = Ф* о + 16,01544+ 3,7680 кал/(моль • К), (7.5)
причем для вычисления колебательной составляющей Фг. о можно использовать следующие значения основных частот колебаний (см~4): 0)1 = 1354,94; о)2=673,02 (дважды вырождена), о)з = 2396,40 [7.8]. С теоретической точки зрения, температурная зависимость приведенного термодинамического потенциала в общем виде может быть представлена уравнением типа (см. [7.2; 7.3])
* Здесь энтальпия равна нулю при 0 К для С (графит) +Ог (газ), а для С02 при 0 К Но0/ЯТ=—173,105.
294
Рис. 80. Диаграмма энтальпия-энтропия для равновесной смеси, образующейся при распаде одного моля С02 [7.12]
ф*=<р1пГ + 2 ?пТ". (7.6)
Ясно, что пределы изменения п в уравнении (7.6) будут зависеть от требуемой точности аппроксимации и протяженности рассматриваемого интервала температур. Так, в справочнике [7.3] табулированные значения термодинамических функций С02 при 293 К^Г^бООО К представлены уравнениями
Ф? =Ф1пХ + 2 ?ДЛ. (7.6а)
л=-2
Тогда на основании соотношений (7.1) — (7.4) из формулы (7.6а) получим следующие уравнения для энтропии и энтальпии
л=-2
Я?-Я°о = 2 К*п+\ (7-8)
л = -2
где Х = 7М0~4; 5 = ф; $о=Фо+ф; $п=фп(я-И) при пфО\ /1о=ф-104; /гп = /гфп-104 при пфО.
В данном случае точность аппроксимации значений Фт* и 5т° порядка 0,002—0,005 кал/(моль-К), т. е. заметно выше точности самих исходных данных, и, кроме того, уравнения громоздки. Позднее Гурвич и Ртищева [7.2] исследовали несколько более простых уравнений и установили, что для аппроксимации термодинамических функций большой группы газов, включая С02, в интервале 293 7^6000 К можно принять уравнение вида
Ф*т =ср1пХ 4- 2 Чп*\ (7.9)
п=-2
где для С02 константы равны:
ф = 10,3756, Ср1= 18,5656,
ф_2 = - 14,210 • Ю-4, ср2 = - 16,638, <!,_, = 19,602 • 10-2, срз = 7529. То =74,4886,
Выполненные нами контрольные расчеты показали, что это уравнение передает табличные значения [7.3] для С02 с погрешностью порядка 0,02—0,06 кал/(моль-К).
7.2. Рекомендации
В настоящей работе, так же как и ранее в [7.1], рекомендуются таблицы Вулли [7.13], поскольку они содержат более
296
Таблица 64
Термодинамические функции двуокиси углерода в идеально-газовом состоянии
0 0 „0 * 0
т, к СР Фу.
я ят я я
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530
3,5001 3,5002 3,5006 3,5020 3,5055 3,5128 3,5249 3,5432 3,5680 3,5995 3,6372 3,6804 3,7282 3,7800 3,8347 3,8916 3,9502 4,0097 4,0695 4,1296 4,1892 4,2484 4,3068 4,3643 4,4208 4,4763 4,5307 4,5840 4,6361 4,6871 4,7371 4,7859 4,8335 4,8801 4,9257 4,9704 5,0140 5,0566 5,0983 5,1392 5,1792 5,2183 5,2566 5,2942 5,3310 5,3671 5,4024 5,4371 5,4711
3,4963 15 ,5922
3,4969 16 ,2297
3,4974 16 ,7688
3,4979 17 ,2358
3,4985 17 ,6479
3,4995 18 ,0165
3,5013 18 ,3501
3,5039 18 ,6549
3,5079 18 ,9355
3,5133 19 ,1957
3,5202 19 ,4383
3,5289 19 6657
3,5392 19 ,8800
3,5511 20 ,0826
3,5646 20 ,2750
3,5795 20 4582
3,5957 20 ,6332
3,6132 20 ,8009
3,6317 20 ,9619
3,6512 21 ,1169
3,6716 21 2663
3,6926 21 ,4107
3,7143 21 ,5505
3,7365 21 ,6860
3,7591 21 ,8175
3,7821 21 ,9453
3,8054 22 ,0697
3,8289 22 ,1909
3,8525 22 ,3091
3,8763 22 ,4244
3,9002 22 ,5371
3,9241 22 ,6473
3,9481 22 ,7552
3,9720 22 ,8608
3,9959 22 ,9643
4,0197 23 ,0657
4,0434 23 ,1653
4,0670 23 ,2630
4,0905 23 ,3590
4,1139 23 ,4533
4,1371 23 ,5460
4,1602 23 ,6372
4,1831 23 ,7269
4,2059 23 ,8152
4,2285 23 ,9022
4,2509 23 ,9878
4,2731 24 ,0722
4,2952 24 ,1554
4,3170 24 ,2374
19,0885 19,7266 20,2662 20,7337 21,1464 21,5160 21,8514 22,1588 22,4434 22,7090 22,9585 23,1946 23,4192 23,6337 23,8396 24,0377 24,2289 24,4141 24,5936 24,7681 24,9379 25,1033 25,2648 25,4225 25,5766 25,7274 25,8751 26,0198 26,1616 26,3007 26,4373 26,5714 26,7033 26,8328 26,9602 27,0854 27,2087 27,3300 27,4495 27,5672 27,6831 27,7974 27,9100 28,0211 28,1307 28,2387 28,3453 28,4506 28,5544
297
Продолжение
т, к 0 СР * Ф т 0
я кг я я
540 5,5044 4,3387 24,3183 28,6570
550 5,5371 4,3602 24,3981 28,7583
560 5,5691 4,3815 24,4769 28,8584
570 5,6006 4,4026 24,5546 28,9572
580 5,6315 4,4235 24,6314 29,0549
590 5,6618 4,4443 24,7072 29,1515
600 5,6915 4,4648 24,7820 29,2468
