double arrow

Порядок виконання роботи. До виконання практичних робіт з дисципліни



Методичні вказівки

До виконання практичних робіт з дисципліни

«Фізична хімія та аналітичний контроль»

 

для студентів спеціальності 5.05040103 «Виробництво сталі і феросплавів»

спеціалізації: 5.05040103.01 «Виробництво сталі у конверторах і мартенівських печах», 5.05040103.02 «Електрометалургія сталі і феросплавів»

 

Укладач Ю.О. Кущ

викладач ІІ категорії

 

Рецензент Л.Л. Кошутіна.

викладач вищої кваліфікаційної

категорії, викладач - методист

 

 

Розглянуто і схвалено на засіданні

Циклової комісії металургійних дисциплін

Протокол № ____

від “____” ____________2011 р.

 

Голова циклової комісії О.В. Таран

 

 

Запоріжжя 2011


Методичні рекомендації до виконання практичних робіт з дисципліни «Фізична хімія та аналітичний контроль» для студентів денної та заочної форм навчання спеціальності 5.05040103

«Виробництво сталі і феросплавів» спеціалізації: 5.05040103.01 «Виробництво сталі у конверторах і мартенівських печах», 5.05040103.02 «Електрометалургія сталі і феросплавів»

. Кущ Ю.О.. – Запоріжжя, ЗМК ЗДІА, 2011 р.

 

 

Розглянуто і схвалено на засіданні




циклової комісії металургійних дисциплін

Протокол № ____

від “____” ____________2011 р.

 

Голова циклової комісії О.В. Таран

 

 

Рецензент: викладач вищої кваліфікаційної

категорії, викладач - методист Л.Л. Кошутіна


Зміст

Вступ ......................................................................................................................4

1. Практична робота №1 “Розрахунки за основними газовими законами” ......5

2. Практична робота №2 “Розрахунок теплоємкості, внутрішньої енергії,

роботи” ....................................................................................................................8

3. Практична робота №3 “Розрахунок теплового ефекту хімічної реакції” ….12

4. Практична робота №4 “Розрахунок термодинамічного потенціалу” .......….16

5. Практична робота №5 “Розрахунок ентропії” ..................................................19

6. Практична №6 “Розрахунок швидкості хімічної реакції, а також вивчення впливу температури на швидкість хімічної реакції” .......................................23

7. Практична робота №7 “Розрахунок константи хімічної рівноваги, а також вивчення впливу температури, тиску, концентрації на хімічну рівновагу” ..28

8. Практична робота №8 “Розрахунок фазової рівноваги” ..................................32

9. Практична робота №9 “Розрахунок кількості речовини для приготування розчинів заданої нормальної, молярної, процентної концентрації” ...............36



10. Практична робота №10 “Розрахунок осмотичного тиску розчинів” .............42

Література .................................................................................................................46

 

 


Вступ

Діючою програмою з дисципліни “Фізична хімії та аналітичний контроль” передбачається проведення практичних робіт з розділів предмета.

Основна дидактична мета практичної роботи – розширення і деталізація наукових знань, отриманих студентами на лекціях та в процесі самостійної роботи, спрямованих на підвищення рівня засвоєння навчального матеріалу.

Тематика і зміст практичних робіт із переліком рекомендованої літератури заздалегідь доводяться до відома студентів .

Перелік тем практичних робіт визначається робочою навчальною програмою дисципліни.

Готуючись до практичної роботи, студент повинен повторити теоретичний матеріал за даною темою, ознайомитись з порядком виконання практичної роботи. При виконанні практичної роботи необхідно розглянути приклад. Варіанти індивідуальних завдань співпадають з номерами прізвища студента в класному журналі.

Робота повинна починатися з умови завдання. При виконані роботи треба привести короткі пояснення до розрахунків.

Готуючись до заліку, студент повинен повторити теоретичний матеріал, відповісти на контрольні запитання з практичної роботи.


Практична робота № 1

Тема роботи – Загальні газові закони.

Мета роботи – навчитися вести розрахунки за основними газовими законами.

 

Теоретичне обґрунтування

 

Для виконання практичної роботи студенти повинні знати газові закони, а саме:

1. Менделєєва – Клапейрона, що встановлює зв’язок між тиском, об’ємом і температурою газів

 

2. Закон Бойля – Маріотта: при Т – const

 

 

V1 – об’єм газу під тиском Р1;

V2 – об’єм газу під тиском Р2;

d1 – щільність газу під тиском Р1;

d2 – щільність газу під тиском Р2;

С1 – концентрація газу під тиском Р1;

С2 – концентрація газу під тиском Р2.

 

3. Закон Гей – Люсака – характеризує залежність об’єму газу (V) від температури (Т) при сталому тиску

,

як наслідок:

 

ρ1 – щільність газу при температурі Т1;

ρ2 – щільність газу при температурі Т2.

 

4. Закон Шарля – характеризує залежність між тиском (Р) газу і температурою (Т) при сталому об’ємі (V)

 

Приклад.

Чому дорівнює маса гідрогену, що займає при нормальних умовах об’єм 4 л? Який об’єм займає ця кількість газу при 27 0С і 150 кПА?

 

 

Варіант вирішення:

1) знаходимо масу газу: 2г гідрогену займає об’єм 22,4л

х г гідрогену – 4л

х = 0,357 г.

2) Обчислюємо об’єм газу при 27 0С і 150 кПА:

27 0С + 273 = 300 0К

Відповідь: маса 4л Н2 (н.у.) дорівнює 0,357г. Об’єм цієї маси газу при 27 0С і 150 кПА становить 2,97л.

Порядок виконання роботи

1. Викладач проводить експрес опитування студентів за темою практичної роботи з метою виявлення готовності студента до виконання роботи.

2. Видача індивідуальних завдань для практичної роботи.

3. Студенти самостійно працюють над розрахунками, складають звіти, роблять висновки з роботи.

4. Захист практичної роботи має бути в усній або в письмовій формі, як спланує заняття викладач.

 

Контрольні запитання:

1. Запишіть математичну формулу Менделєєва – Клапейрона.

2. Сформулюйте закон Бойля – Маріотта.

3. Сформулюйте закон Гей – Люссака.

4. Сформулюйте закон Шарля.

5. Сформулюйте закон Авогадро.

6. Намалюйте графік ізохори, ізобари, ізотерми.

 

Варіанти індивідуальних завдань

до практичної роботи №1

1. Газ під тиском 1,2*105 н/м2 займає об'єм 4,5 л. Яким буде тиск, якщо, не змінюючи температури, збільшити об'єм до 5,5 л ?

2. У сталевому балоні місткістю 1 л знаходиться кисень під тиском 1,415* 107 н/м2 при 0°С. Який об'єм (м3) займе та ж кількість газу за нормальних умов ?

3. За нормальних умов щільність двоокису вуглецю 1,977 кг/м3. Яким тиском потрібно стиснути газ, щоб щільність його при 0 С досягала 10 кг/м3 ?

4. Маса 1м3 азоту при 10°С і тиску 9,86*104н/м2 дорівнює 1,175 кг Яка маса цього ж об'єму азоту під тиском 1,092*10 н/м2 при тій же температурі ?

5. Азот в кількості 56г під тиском 4,052*105н/м2 займає об'єм 10л. Який потрібно застосувати тиск, щоб концентрація азоту стала 0,3моль/л при постійній температурі.

6. При 37°С об'єм газу дорівнює 0,50м3. Який об'єм займе газ при 100°С, якщо тиск залишиться постійним ?

7. При 18°С тиск в балоні з азотом дорівнює 1,621* 106н/м2. При якій температурі тиск зростає в 2 рази ?

8. Щільність Неону при н.у. дорівнює 0,90°кг/м3. Розрахувати щільність]Неону, приймаючи його за ідеальний газ, при 27°С і тому жтискові.

9.При н.у. концентрація метану дорівнює 0,0447 кмоль/м3. Обчислити при якій температурі і нормальному тиску маса 10м3 метану буде 8 кг?

10.Обчислити об'єм димових газів при нормальному тиску, якщо їх об'єм при тиску 9,888*10 н/м і постійній температурі дорівнює 10м .

11. При н.у.1кг повітря займає об'єм 0,773м3. Який буде об'єм цього ж повітря при 9320н/м2 і 0°С.

12. Об'єм азоту під тиском 2,25*105н/м2 дорівнює 125л. Під яким тиском об'єм стане 10м3?Температура газу постійна.

 

13. Тиск газу, що займає об'єм 2,6м , дорівнює 1,5*10 н/м2. Яким стане тиск, якщо, не змінюючи температури, стиснути газ до 500л?

14. У сталевому балоні місткістю 12л знаходиться кисень підтиском 1,418*107н/м2 і при 0°С. Який об'єм займе ця кількість кисню (м3) за нормальних умов?

15. За нормальних умов щільність ацетилену 1,16 кг/м3. Визначити щільність цього ж газу під тиском 1,25Ін/м і 0 С.

16.За нормальних умов щільність азоту 1,251*10 кг/м . Який тиск необхідно прикласти, щоб щільність цього газу при 0°С стала 5 кг/м3?

17. Під яким тиском знаходиться кисень, якщо щільність його при 0°С дорівнює 6,242 кг/м? Щільність кисню при н.у. 1,429кг/м .

18. При 0°С і 4,558*105н/м2 щільність азоту 5,625кг/м3. Яка щільність азоту при 0°С 1,165*106н/м2 ?

19. Маса 1м3 повітря при н.у. 1,293кг. Яка маса цього ж об'єму повітря при тиску 435 н/м2 і 0°С.

20.Маса 1м3 сухого коксового газу при н.у. 0,480 кг. Яка маса цього ж об'єму газу під тиском 93300н/м2 і при 0°С?

21. Маса 1м3 сухого доменного газу при н.у. 1,24 кг. Яка маса цього ж об'єму газу при 0°С і 1,566*105н/м2?

22. Під тиском 6,078* 105н/м2 2,4 кг кисню займає об'єм Зм3. Обчислити тиск при якому концентрація кисню стала 0,1 кмоль/м3. Температура постійна.

23. Під тиском 101325 н/м2 і при 0°С концентрації метану 0,04472 кмоль/м3. Під яким тиском маса 4м3 метану при 0°С складе 32кг?

24. При 17°С газ займає об'єм 680м3. Який об'єм займе цей же газ при 100°С, якщо тиск залишиться незмінним ?

25. У скільки разів збільшиться об'єм газу при постійному тиску, якщо підвищити температуру від 0 до 280°С?

 

 

Рекомендована література:

1. Гамеева О.С. Физическая и колоидная химия.М. Высшая школа. 1969.408 с. § 21

 

Практична робота № 2

Тема роботи – Теплоємкість речовин.

Мета роботи – навчитися вести розрахунки теплоємності, яка є важливим параметром у розрахунках теплових балансів виробничих процесів.

 

Теоретичне обґрунтування

 

Теплоємкість – здібність речовин поглинати при нагріванні теплоту. У різних речовин вона різна. Оцінюється теплоємкість кількістю теплоти (кДж, Дж), що поглинається речовиною при нагріванні на 10С.

Питова теплоємкість(Сп) – це кількість теплоти, що необхідно для нагрівання 1кг речовини на 10С (кДж/кг х град, дж/кг х град).

Мольна теплоємкість(См) – кількість теплоти, необхідне для нагрівання 1 моля речовини на 10С (КДж/кмоль х град, Дж/моль х град).

У технічній термодинаміці використовують також об’ємну теплоємкість(Соб).

Об’ємна теплоємкість – кількість тепла, необхідне для нагрівання 1м3 газу на 10С.

 

Мольна теплоємкість:

1. См = Сп * Мr , Мr –молярна маса речовини

2. Соб = См /22,4; Соб = Сп * ρ

ρ – питома вага газу кг/м3

3. Сv – ізохорна теплоємкість

Cp – ізобарна теплоємкість

Cp - Сv = R

R- універсальна газова стала ; R=8,313 Дж/град

4. Дійсна теплоємкість

Сдійсна = ао + а1 * Т + а2 * Т2 + ...

ао , а1 , а2 – коефіцієнти, які знаходять дослідним шляхом.

Т- температура, оК, при якій знаходять дійсну теплоємкість.

5. Середня теплоємкість в інтервалі температур

Сср = ао + а1 * (Т21)/2+ a2(T22+T2*T1+T12)/3

6. Теплоємкість суміщав, якщо між ними немає хімічної взаємодії _

Сп=(1/100)*(а*С1+b*C2+…)

a, b – кількість речовин в суміші (%)

С1 , С2 – питомі теплоємкості складових суміші

7. Теплоємкість сплавів

С=Σ *n*Ci

n – доля елементу, що входить до сплаву

Сi – теплоємкість даного елементу в сплаві

 



Сейчас читают про: