double arrow

Теоретичне обґрунтування. Стан системи характеризують числом ступенів свободи (варіантністю).



Стан системи характеризують числом ступенів свободи (варіантністю).

Число ступенів свободи (С) – це число термодинамічних параметрів, що визначають стан системи, які можна довільно змінювати (незалежно один від одного) без зміни числа фаз у системі.

Число ступенів свободи рівноважної термодинамічної системи, на яку із зовнішніх факторів впливають лише температура і тиск, дорівнює числу компонентів (К) мінус число фаз (Ф) плюс два.

С = К – Ф + 2

Цифра 2 в формулі відбиває існування двох зовнішніх факторів (Т, р), що впливають на стан системи.

Властивості конденсованих систем практично не залежать від тиску. Тоді число зовнішніх параметрів зменшиться на одиницю:

С = К – Ф + 1

Приклад.Обчислити число ступенів свободи, якими володіє система, що складається з:

а) розчину KNO3 та NaNO3 в присутності кристалів обох солей і парів води.

Рішення.Оскільки між KNO3, NaNO3 та водою не відбувається хімічної взаємодії, то число компонентів дорівнює числу складових системи: KNO3, NaNO3, H2O, тобто К = 3. Використаємо рівняння правила фаз. В рівновазі знаходяться чотири фази: рідина, пари води і дві тверді (KNO3, NaNO3). Значить:




С = 3 + 2 – 4 = 1

Система одноваріантна.

 

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 письмовій формі, як спланує заняття викладач.

 

Контрольні питання:

1. Що називають фазою?

2. Що називають компонентом?

3. Що називають ступенем свободи?

4. За яких умов існує фазова рівновага?

Варіанти індивідуальних завдань

До практичної роботи № 8

Варіант 1

1. Обчислити число ступенів свободи, яким володіє система, що складається з:

1) насичених розчинів CuSO4 і Na2SO4.

2) ненасичених розчинів CuSO4 і Na2SO4.

3) ненасичених розчинів і кристалів льоду.

2. Визначити число мір свободи на характерних ділянках кривої, охолоджування сплаву Bi – Cd, вміст Ві – 80%.

 

Варіант 2

1. Визначити число ступенів свободи для системи, яка складається з:

1) розчину цукру і куховарської солі.

2) розчину цукру і куховарської солі, пари води, кристали льоду.

3) розчину цукру і куховарської солі, пари води.



2. Визначити масу кристалів для 0,7 кг сплаву Bi – Cd, вміст Ві – 80%, t = 1800С.

 

Варіант 3

1. Визначити число ступенів свободи для системи, в якій можлива реакція:

СО2 + С = 2СО, якщо

1) диоксид вуглецю знаходиться в газоподібному стані.

2) диоксид вуглецю знаходиться в твердому стані.

3) Визначити число ступенів свободи для системи CaCO3 (тв) = СаО (тв) – СО2 (газ).

2. Визначити число ступенів свободи за допомогою діаграми Sb – Pb в області В E N в точці Е.

Варіант 4

1. Визначити число ступенів свободи для системи, в якій можлива реакція:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2O, якщо

1) система складається з рідкого розплаву заліза, пари води і твердих кристалів Fe3O4.

2) залізо і оксид заліза знаходиться в твердому стані, а вода в рідкому стані.

3) залізо і оксид заліза знаходиться в твердому стані, а вода у вигляді пари.

2. Визначити масу кристалів для 0,5 кг сплаву О – ксилолу і М – ксилолу, вміст 30% М – ксилолу, при t = -400С.

 

Варіант 5

1. Визначити число ступенів свободи для системи, в якій можлива реакція:

TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti, якщо

1) TiCl4 і MgCl2 – рідина, Mg і Ti знаходяться в твердому стані.

2) TiCl4 в рідкому стані, Mg – пара, MgCl2 – рідкому, Ti – в твердому.

3) TiCl4 – пар, Mg – твердим, MgCl2 – рідкому, Ti – в твердому.

2. Визначити число мір свободи за допомогою діаграми стану О – ксилолу і М – ксилолу в області АВД, в точці Д.

 

Варіант 6

1. Обчислити число ступенів свободи, яким володіє система, що складається з:

1) насичених KCl і ненасичений KNO3.

2) ненасичений KCl і KNO3.

3) ненасичений розчини KCl і KNO3, водяний пар.

2. Визначити масу кристалів для 2 кг сплаву О – ксилолу і М – ксилолу, вміст 30%, М – ксилолу, при t = -500C.

 

Варіант 7

1. Визначити число ступенів свободи:

1) Cu (тв) → Cu (ж).

2) розчин NaCl.

3) вода + масло, пара води + льод.

2. Визначити масу кристалів для 2 кг сплавів Sb-Pb, вміст 30%-Pb, при t = 470 0С.

 

Варіант 8

1. Обчислити число ступенів свободи, якими володіє система, що складається з:

1) насиченого розчину куховарської солі, пари води, кристалів льоду.

2) ненасиченого розчину куховарської солі і кристалів льоду.

3) ненасичений розчин куховарської солі.

2. Визначити число мір свободи за допомогою діаграми стану Sb-Pb в області АЕК в точці Е.

Варіант 9

1. Визначити число ступенів свободи, якими володіє система, що складається з:

1) розчину Na2SO4, кристалів льоду і пари води.

2) розчину Na2SO4, кристалів льоду, кристалів Na2SO4, NaH2O і пари води.

3) розчину Na2SO4 і пари води.

2. Визначити масу кристалів для 0,5 кг сплаву Ві – Cd, вміст Ві – 20%, при t = 300 0С.

Варіант 10

1. Визначити число ступенів свободи для наступних систем:

1) Sромб. = Sмонокл. = Sпар.

2) Sж = Sпар.

3) Sромб = Sмонокл = Sж.

2. Визначити число ступенів свободи за допомогою діаграми стану О – ксилолу і М – ксилолу в області BCN, в точці В.

 

Варіант 11

1. Визначити число ступенів свободи для системи, що складається з:

1) розчину KCl і NaCl.

2) розчину KCl і NaCl, льоду, пари води.

3) розчину солей, пари води.

2. Визначити масу кристалів для 1 кг сплаву О – ксилолу і М – ксилолу, вміст 40% М – ксилолу, при t = -500С.

 

 

Варіант 12

1. Визначити число ступенів свободи для системи, що складається з:

1) 2FeO = 2Fe + O2.

2) CaCO3 = CaO – CO2.

3) Розчину KCl і NaCl у присутності льоду.

2. Визначити масу кристалів для 1 кг сплаву Ві – Cd, вміст 20% Cd, при t = 2500C.

 

 

Рекомендована література:

1. Гамеева О.С. Физическая и коллоидная химия.М.: Висш.школа,1969.408с.§32,33,34,35,36.


Практична робота №9

Тема роботи - Розрахунок кількості речовини для приготування розчинів заданої нормальної, молярної, процентної концентрації.

Мета роботи – навчитися робити розрахунки кількості речовини для приготування розчинів заданої молярної, процентної, нормальної концентрації.

 

Теоретичне обґрунтування

Відомо кілька способів вираження концентрації розчинів:

1. Ваговий, (С) процентна концентрація – число грамів розчиненої речовини в 100г розчину

Приклад: 10% водний розчин NaCl це означає, що в 100г розчину міститься 10г NaCl.

 

2. Молярна концентраціям) – число молей розчиненої речовини в 1000 мл розчину.

Приклад0,1 м розчин CuSO4. Це означає, що в 1000 мл розчину міститься 0,1 моль CuSO4.

 

3. Нормальна концентрація н) – число грам – еквівалентів розчиненої речовини в 1000 мл розчину.

Приклад0,7н розчин Са(ОН)2 . Це означає, що в 1000 мл розчину міститься 0,7 грам – еквівалента Са (ОН)2

Грам – еквівалент речовини можна розрахувати наступним чином:

1 г – екв. кислоти = молярна маса кислоти / число іонів n+

1 г – екв. основи = молекулярна маса основи / число іонів (ОН)-

1 г – екв. солі = молекулярна маса солі / число іонів металу*валентність металу

 

4. Молярна доля – показує яку частину від загального числа молей розчину складає розчинена речовина (або розчинник)

Якщо число молей розчинника прийняти за nа , а число молей розчиненої речовини nв , то молярну долю розчиненої речовини можна виразити:

Nв = nв / nа + nв ,

а молярну долю розчинника:

Nа = nа / nа + nв ,

Число молей розчинника можна розрахувати:

nв = маса розчиненої речовини / молекулярна маса розчиненої речовини

а розчинника:

nа = маса розчинника / молекулярна маса розчинника



Сейчас читают про: