Ćwiczenie 4.

Ułamek molowy, stosunek liczby moli jednego składnika do całkowitej liczby moli wszystkich składników układu (roztworu, mieszaniny). Suma ułamków molowych wszystkich składników równa się jedności.

Destylacja, jedna z metod rozdzielania i oczyszczania ciekłych związków chemicznych, wykorzystująca fakt, że wrząca mieszanina ciekła wysyła parę o innym składzie aniżeli skład mieszaniny ciekłej. Po skropleniu pary otrzymuje się szereg frakcji destylatu o innym składzie niż skład cieczy poddanej destylacji.

Niekiedy jednokrotna destylacja nie pozwala na całkowite rozdzielenie mieszaniny (np. dwa lub więcej składników mieszaniny wrze w podobnej temperaturze), gdyż powstaje kilka frakcji pośrednich zawierających co najmniej dwa składniki. W takim przypadku stosuje się rektyfikację na kolumnach rektyfikacyjnych, w których zachodzi kilkanaście następujących po sobie destylacji.

Reguła faz Gibbsa, zależność pomiędzy liczbą faz w układzie wielofazowym, a liczbą stopni swobody tego układu:

f = k - s + 2,

gdzie: f - liczba faz, k - liczba niezależnych składników, s - liczba stopni swobody.

Na podstawie reguły faz Gibbsa (J.W. Gibbs) i odpowiednich diagramów fazowych można przewidzieć ewolucję układu pod wpływem zmieniających się warunków (parametrów zewnętrznych i składu).

Liczba stopni swobody, φ, liczba niezależnych intensywnych parametrów (temperatura, ciśnienie, stężenie wyrażone w ułamkach molowych) stanu koniecznych do pełnego opisu danego układu termodynamicznego. Liczbę stopni swobody można wyznaczyć ze wzoru:

φ=s-f+2

gdzie:

s - liczba składników niezależnych (składniki których stężenia nie można wyrazić poprzez stężenia innych składników niezależnych),

f - liczba faz

Liczba stopni swobody rośnie ze wzrostem liczby składników, a maleje ze wzrostem liczby równowag międzyfazowych i reakcji chemicznych zachodzących w opisywanym układzie.

Prężność pary nasyconej, ciśnienie pary nasyconej. Prężność pary nasyconej jest funkcją temperatury, kształtu powierzchni i obecności gazu obojętnego nad tą powierzchnią. Zależność pomiędzy prężnością pary nasyconej (p) a temperaturą bezwzględną (T) wyraża wzór: lnp=(-ΔH/RT)+const, gdzie: ΔH - ciepło parowania lub sublimacji, R - stała gazowa.

Daltona prawo, prawo dotyczące gazów, stwierdzające, że całkowite ciśnienie mieszaniny gazów równe jest sumie ciśnień cząstkowych wywieranych przez poszczególne składniki tej mieszaniny.

Raoulta prawo, prawo dotyczące prężności pary nad roztworem doskonałym w ustalonej temperaturze.

Jeśli rozpatrywany układ składa się z dwuskładnikowego roztworu ciekłego i pary nad nim, to zachodzą zależności:

p₁=p₀₁x₁ i p₂=p₀₂x₂,

równoważne zapisowi:

y₁/(1-y₁)=[x₁//(1-x₁)]· p₀₁/p₀₂,

gdzie: p₁, p₂ - ciśnienia cząstkowe składników 1 i 2 w parze nad roztworem,

p₀₁, p₀₂ - ciśnienia pary nasyconej nad czystymi składnikami 1 i 2,

x₁, x₂ - ułamki molowe składników 1 i 2 w roztworze,

y₁, y₂ - ułamki molowe składników 1 i 2 w parze nad roztworem.

Prawo przesunięć równowagi, w termodynamice równanie wiążące ze sobą takie zmiany parametrów intensywnych, które przesuwają stan równowagi w układzie, ale go nie likwidują.

Ma ono doniosłe znaczenie w chemii fizycznej, przybierając w konkretnych przypadkach postać praw: Clausiusa i Clapeyrona, Wullnera, Raoulta, Kirchhoffa (dla przemian izochorycznych i izobarycznych), van't Hoffa, izotermy adsorpcji Gibbsa, równania azeotropii i in. podstawowych praw fizykochemicznych.

Parametry intensywne są związane prawem przesunięć równowagi w taki sposób, że liczba niezależnych parametrów, zwana liczbą stopni swobody układu, jest zgodna z przewidywaną dla danego układu przez regułę faz Gibbsa. Prawa przesunięć równowagi nie należy mylić z prawem działania mas.

Temperatura wrzenia, temperatura, w jakiej zachodzi przemiana fazowa cieczy w gaz (parę). W temperaturze wrzenia prężność pary nasyconej nad płaską powierzchnią cieczy równa jest ciśnieniu zewnętrznemu - oznacza to, że zmieniając owo ciśnienie, zmienia się temperaturę wrzenia (np. woda wrze w temperaturze ciała człowieka, gdy zewnętrzne ciśnienie wynosi ok. 1/15 atmosfery, natomiast przy ciśnieniu 20 atmosfer jej temperatura wrzenia wynosi 213°C).

Refraktometr, przyrząd do badania współczyników załamania światła różnych ośrodków

. Refraktometr Abbego w najprostszym wykonaniu składa się z dwóch prostokątnych, pryzmatów ze szkła o dużym współczynniku załamania. Między te pryzmaty wprowadzamy kilka kropel badanej cieczy, której współczynnik załamania powinien być mniejszy niż współczynnik załamania szkła. Ciecz tworzy między przeciwprostokątnymi powierzchniami obu pryzmatów cienką, płasko-równoległą warstewkę, na którą padają pod różnymi kątami promienie wychodzące z pryzmatu P1. Część tych promieni ulega całkowitemu odbiciu na powierzchni cieczy, część zaś przechodzi dalej, przenika pryzmat P2 i opuszcza go nie zmieniając pierwotnego kierunku. Wszystkie promienie padające pod kątem, większym od granicznego ulegają całkowitemu odbiciu. Dzięki takiemu biegowi promieni pole widzenia lunetki podzielone jest na dwie części -- jasną i ciemną, oddzielone od siebie ostrą linią graniczną (oczywiście pod warunkiem użycia światła monochromatycznego). Przez ustawienie lunetki tak, aby umieszczony w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu krzyż znalazł się na linii granicznej, odczytać możemy wartość kąta granicznego a następnie obliczyć współczynnik załamania światła badanej cieczy. Posługiwanie się zwykłym refraktometrem Abbego wymaga stosowania światła monochromatycznego (zwykle żółtego światła sodu), gdyż przy stosowaniu światła białego występuje zjawisko rozszczepienia światła, czyli dyspersji. Kąt graniczny jest dla każdej długości fali inny; dlatego to przy użyciu światła niejednorodnego mielibyśmy nie ostrą linię graniczną, lecz rozmytą smugę o barwach tęczy.
      Uniwersalny refraktometr Abbego, pozwala na użycie światła białego -- dzięki dodatkowym kompensującym dyspersję urządzeniom. Za jego pomocą mierzy się współczynniki załamania substancji. Przykładowy schemat refraktometru Abbego przedstawia poniższy rysunek:

Autotransformator

Skocz do: nawigacji, szukaj

Autotransformator laboratoryjny.

Autotransformator to transformator, w którym uzwojenie pierwotne jest jednocześnie częścią uzwojenia wtórnego lub na odwrót. Autotransformator może posiadać przekładnie stałą (stały stosunek ilości zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego) lub też zmienną (skokowo - przełącznik zaczepów lub płynnie).

Autotransformator uzywany jest chętnie w elektroenergetyce (zamiast transformatora) gdy zachodzi potrzeba transformacji napięcia z niewielką przekładnią (np. 220kV/110kV), wiąże się to bowiem z oszczędnością surowców (stal, miedź, olej itd.), łatwiejszym transportem i in. Wynika to z tego iż moc własna autotransformatora różni się od jego mocy przechodniej. W powyższym przykładzie przekładnia (stosunek napięć po stronie pierwotnej i wtórnej) = 2, a moc własna równa jest połowie mocy przechodniej, czyli w miejsce transformatora można wstawić autotransformator o 2x mniejszej mocy.

W laboratoriach często jest spotykany do płynnej regulacji napięcia autotransformator z uzwojeniem nawiniętym na toroidalnym rdzeniu. Przewody zasilające podłączone są na początku oraz blisko końca uzwojenia, wyjściowe natomiast podłączone są jednym końcem do początku uzwojenia, zaś drugie wyprowadzenie jest ruchome (szczotka węglowa przesuwana po uzwojeniu). Umożliwia to płynną regulację napięcia przeważnie w zakresie 0% - 130% U_zas (o rdzeniu toroidalnym (oponek)) lub 90%-110% U_zas.

Transformator taki jest maszyną z połączeniem galwanicznym, co oznacza, że występuje w nim połączenie (metaliczne) pomiędzy wejściem a wyjściem.

Wynalazcą tego urządzenia jest Nikola Tesla.

Współczynnik załamania (współczynnik refrakcji) - wielkość charakteryzująca zjawisko załamania fali elektromagnetycznej, zwykle światła, występujący w prawie Snelliusa. Współczynnik załamania pozwala określić kierunek biegu promieni załamanych. Współczynnik zależy od materiałów, a dla danych materiałów także od długości fali. Dla materiałów dwójłomnych zależy też od kąta padania i polaryzacji światła, określa się wówczas współczynnik dla składowej normalnej i anormalnej.

Wyróżnia się:

• bezwzględny współczynnik załamania - równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości fazowej fali w danym ośrodku;

• względny współczynnik załamania - równy ilorazowi bezwzględnych współczynników załamania dwóch ośrodków.

---