29347 skan0159 (2)

162 Roztwory i równowagi fazowe

c) Podczas mieszania w 25°C wody z HN0₃ w stosunku molowym 3 :1 na każdy mol kwasu wydziela się 24,3 kJ (tab. 4.9). Aby zmieszać 400 g H₂0 z HN0₃ w takim stosunku, masa dodanego kwasu wyniesie

162 Roztwory i równowagi fazowe

400-63,012 18,015 - 3

= 466,4 g (7,40 moli) HN0₃.

Przy szybkim zmieszaniu praktycznie nie ma warunków do równie szybkiego oddania do otoczenia całego wydzielonego ciepła, toteż naczynie wraz z zawartością ogrzewa się od temperatur}' początkowej T_p do jakiejś temperatury T_k. Bilans cieplny opisuje równanie

h

~77~dH_int+ J [(m_l + m₂)c_p+W\dT= 0. ^m2 _Tp

Pomijając wartość wodną naczynia W i straty do otoczenia oraz zakładając niezależność ciepła właściwego od temperatury, otrzymamy, po prostym przekształceniu,

T_k-T_p

M₂ (m i + m₂)c_p

466,4 • (-24,3 • 10³) 63,012 (400 + 466,4) -2,78

= 74,7°C,

co oznacza, że roztwór osiągnie temperaturę 99,7°C, niebezpiecznie bliską temperatury wrzenia. ■

Fazą nazywamy homogeniczną część układu oddzieloną od otoczenia wyraźną powierzchnią graniczną i mającą w każdym miejscu takie same właściwości termodynamiczne.

Liczbą składników niezależnych a nazywamy różnicę między liczbą wszystkich składników a liczbą wiążących je równań.

Liczbą stopni swobody n układu złożonego z a składników i /? faz nazywamy najmniejszą liczbę parametrów intensywnych (T, p, skład), które możemy dowolnie zmieniać, nie powodując zmiany liczby faz układu.

Reguła faz Gibbsa określa liczbę stopni swobody układu złożonego z a składników (niezależnych) i /? faz

n = a - /? + 2,    (4.44)

gdzie liczba 2 oznacza dwa parametry zewnętrzne - temperaturę T i ciśnienie p.

Liczba stopni swobody układu jednoskładnikowego (ot = 1) zależy od liczby faz /?; n = 3 - /?. Ponieważ minimalna liczba faz musi być równa 1, stąd maksymalne n = 2; w tym układzie równowagi są przedstawiane we współrzędnych p-T. Największa liczba faz, które mogą występować obok siebie, wynosi w tym przypadku 3, przy tym w' ściśle określonych temperaturze i ciśnieniu (punkt po-