6830719179

Biotechnologia - chemia fizyczna - termodynamika - zadania egzaminacyjne 1

ZADANIA EGZAMINACYJNE Z TERMODYNAMIKI

_z rozwiązaniami (z lat 1999-2000)_

29.01.99

9. (6 pkt.) Mieszaninę dwóch ciekłych składników (1) i (2) chcemy rozdzielić przez destylację. Dla T = 298 K jest to układ azeotropowy. W jakiej temperaturze należy przeprowadzić destylację, aby rozdzielenie obu składników było możliwe? Prężności par czystych są następującą funkcją temperatury kip? = Ai/T + B_; i =1,2

Ciekły roztwór można opisać modelem roztworu prostego (G^s = Gx_sx₂, gdzie G = RaT; Dla roztworu prostego współczynniki aktywności wynoszą: RTJnYi = Gx₂\ KTlnyi = Gxj²).

Rozwiązanie: Warunkiem koniecznym jest brak azeotropu, a więc stan, w którym równanie pi/p-i = tfj Yi NIE będzie spełnione.

Przedstawiając w postaci zlogarytmowanej otrzymujemy

łn(p°/p₂°) = ln(YJ Yi) =>{AjfT + B_x)/ (A₂/T + B^ = a(x₂² - x₂) = a{xj - x₂)(xi + x₂) = a(xi - x₂) = a(2xi -1) Po kolejnych przekształceniach

_x

' ’ 2a<A, I ąr)

Aby powyższe równanie NIE było spełnione (a tym samym NIE istniał azeotrop), obliczony ułamek molowy musi mieć wartość poza dopuszczalnym przedziałem, tj. xj <0 lub xj> I Co jest spełnione dla

>1

ą + j?,r

a(A). +B₂T)

Destylację zatem należy przeprowadzić w zakresie temperatur spełniającym powyższą nierówność. Można uzyskać bardziej szczegółowe warunki, ale wymaga to rozważenia wszystkich kombinacji znaków wyrażeń (A/T + Bj), {A’/T + B'j i a.

10. (5 pkt.) Związek A występuje w dwóch formach - jako monomer (A) i dimer (A₂). Dla reakcji dimeryzaeji zachodzącej w fazie gazowej i pod umiarkowanymi ciśnieniami

2A<g) = A_%)

stała równowagi wynosi K* w temperaturze T’ a standardowa entalpia - AH°. Można założyć, że ta ostatnia nie zależy od temperatury. Przedstaw zależność zawartości dimeru w A, w procentach objętościowych, w funkcji temperatury.

Rozmazanie:

	tli	n>(Q
A	1	i-n	(i-2mi-$
	0	s	W-S)
Dli

-$P° r G-2&p

Pierwiastek względem £ (0 śĘśIfl) wynosi ę=l/2[l -{4Kp°/p + iy^ml Stąd procent objętościowy dimeru

% = lOO&l -1) = 100 [(4Kp °/p + l)^m - Ij/[(4Kp °/p + l)^m + 1] gdzie K = łCexp[-AH ^a/R(l/T - 1/f)]

11. (5 pkt.) Eksperymentalnie znaleziono następującą zależność prężności pary nasyconej pewnej substancji od temperatury

ln(p/l bar) = A + BIT + OnT

Znaleźć zależność entalpii parowania od temperatury.

Rozwiązanie;