45634 skan051

Ćwiczenie nr 3 Str. 2

1. Wstęp teoretyczny

Układ jednoskładnikowy ciecz-para nasycona znajduje się w stanie równowagi wtedy, kiedy w danej temperaturze ustala się ściśle określone ciśnienie pary nasyconej. Wszelka zmiana temperatury pociąga za sobą zmianę ciśnienia pary nasyconej.

Przy równowagowym odparowywaniu substancji potencjał termodynamiczny układu nie ulega zmianie. Rozpatrzymy ten proces dla 1 mola substancji:

AG = 0

G_ciecz Gpara    (1)

gdzie: AG- oznacza zmianę potencjału termodynamicznego przy odparowaniu 1 mola substancji,

G_ciecz • potencjał termodynamiczny 1 mola cieczy,

Gpara^- potencjał termodynamiczny 1 mola pary.

Molowy potencjał termodynamiczny G zdefiniowany jest następująco:

G =H - TS    (2)

gdzie: H- entalpia 1 mola substancji,

T - temperatura bezwzględna,

S- entropia 1 mola substancji.

Łącząc równanie (2) z definicją entalpii H = U + pV otrzymujemy:

G =U+pV-TS    (3)

gdzie: U- energia wewnętrzna 1 mola substancji, p - ciśnienie,

V- objętość molowa.

Różniczkójąc równanie (3) otrzymamy:

dG = dU + pdV + Vdp -TdS - SdT    (4)

Z pierwszej zasady termodynamiki wynika, że :

dU= Q_ej - pdV    (5)

czyli zmiana energii wewnętrznej (dU) układu równa jest sumie ciepła przemiany (Qel) i pracy wykonanej na układzie związanej ze zmianą objętości (-pdV). Z definicji entropii wynika, że :

(6)

QeI=TdS

Stąd równanie (5) można zapisać:

dU - TdS + pdV = 0    (7)

W równaniu (4) odpadają więc trzy człony, których suma jest równa 0. Pozostaje następujące równanie:

(8)

dG = Vdp - SdT

LABORATORIUM CHEMII FIZYCZNEJ