Бензол (1) – диметилсульфоксид (2) при 700С
Х1,% мол. У1,% мол. Р, мм рт.ст. Х1,% мол. У1,% мол. Р, мм рт.ст.
0 0 9,35 60 98,73 427,3
10 93,98 142,2 70 98,94 455,6
20 96,64 231,6 80 99,15 482,7
30 97,63 302,1 90 99,44 512,7
40 98,13 351,4 100 100,00 547,4
50 98,46 392,1
Провести проверку термодинамической согласованности экспериментальных данных о равновесии жидкость – пар для бинарной системы Бензол (1) – диметилсульфоксид(2) методом Редлиха-Кистера при температуре 700С.
Рассчитать константы уравнений Редлиха-Кистера, Маргулеса, ван Лаара, Вильсона и определить, какое уравнение лучше использовать для аппроксимации данных, построив зависимости lnγ1=f(x1) по экспериментальным и расчетным значениям γ1.
Решение
В связи с невысоким общим давлением в системе при заданной температуре и отсутствием сильной ассоциации компонентов в паровой фазе считаем последнюю идеальной, подчиняющейся закону Дальтона.
При этом допущении расчет коэффциентов активности компонентов возможен по уравнению:
γ1=Р∙у1Р10∙х1
γ2=Р∙(1-у1)Р20∙(1-х1)
Где х1, у1 – мольные доли бензола в жидкой и паровой фазе.
При х1=0 общее давление ответствует давлению насыщенного пара второго компонента, а при х1=100% мол. – давлению насыщенного пара первого компонента. Таким образом, при 700С, Р20=9,35 мм рт.ст, а Р10=547,4 мм рт.ст
Результаты расчетов значений γiи связанных с ними величин, которые необходимы для выполнения первой части задания – проверки термодинамической согласованности равновесных данных методом Редлиха-Кистера, приведены в табл.2
Таблица 2
Коэффициенты активности компонентов, рассчитанные по экспериментальным данным
х1, мол.д
ϒ1 ϒ2 lnϒ1 lnϒ2 ln(ϒ1/ϒ2)
0,1 2,441351 1,017283 0,892552 0,017136 0,875416
0,2 2,044376 1,040342 0,715092 0,03955 0,675543
0,3 1,796007 1,09393 0,585566 0,089776 0,495789
0,4 1,574848 1,171333 0,454159 0,158143 0,296016
0,5 1,410529 1,291624 0,343964 0,2559 0,088065
0,6 1,284476 1,450992 0,250351 0,372247 -0,1219
0,7 1,176394 1,721697 0,162454 0,54331 -0,38086
0,8 1,092887 2,194091 0,088823 0,785768 -0,69695
0,9 1,034849 3,070717 0,034256 1,121911 -1,08766
Зависимости lnγ1 , lnγ2 и ln(γ1/ γ2 ) от x1 представлены на рис
. I-1. Экстраполяцией кривой lnγ1=f(x1) находят при x1 = 0; ln0γ1 = 1.2 и γ01 = 3.32, а экстраполяцией зависимости lnγ2=f(x1) при x1 = 1 определяют ln0γ2 = 1.53 и γ02 = 4.618.
Рис. А-1. Зависимость коэффициентов активности компонентов системы бензол (1) – диметилсульфоксид (2) и ln(γ1/ γ2 ) от состава системы
В соответствии с методом Редлиха – Кистера условие термодинамической согласованности равновесных данных выражается уравнением (37). Площадь под интегральной кривой в положительной области S1 =0.298 , а в отрицательной области S2 = 0.283 . Площади S1 и S2 различаются на 0.95 %, что свидетельствует о корректности полученных экспериментальных данных о равновесии жидкость – пар.
Рассчитаем константы уравнения Редлиха – Кистера (43).
При х1 х2 0.5 из табл. I-2 значение ln(γ1/ γ2 ) = 0,088 и уравнение (43) упрощается до уравнения с одной константой C:
0.088 С6 0.5 0.5 1;
C= 0.176
При х1 0.1464 третье слагаемое в правой части уравнения (43) обращается в 0; из рис. I-1 при этом составе раствора ln(γ1/ γ2 ) = 0,85 и можно найти константу B:
0.85 В0.8536 0.1464 0.176 6 0.1464 0.8536 1;
B =1.14
При х1 0.2113 значение ln(γ1/ γ2 ) = 0,65 и из уравнения (43) можно рассчитать константу D:
0.65 1.14 0.7887 0.2113 D 0.7887 0.21131 8 0.2113 0.7887;
D=0.042
С использованием найденных констант B, C и D по уравнениям (41) и (42) рассчитывают значения lnγ1 , lnγ2 (табл
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
