Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730К и давлении 100 атм

Триметилгептан

 

 

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для  и , вводим набор поправок:

поправки на гош взаимодействие

 

R=C₆H₁₃

 

R₁=C₂H₅, R₂=C₃H₇

 

Вводим 7 поправок «алкил-алкил»

 

Поправка на симметрию:

,

Поправка на смешение конформеров:

 

 

Таблица 1

	Кол-во вкладов	Вклад	Вклад в энтальпию, кДж/моль	Вклад	Вклад в энтропию Дж/К*моль	Вклад	Вклад в т/емкость Дж/К*моль
СН3-(С)	5	-42.19	-210.95	127.29	636.45	25.910	129.55
СН-(3С)	1	-7.95	-7.95	-50.52	-50.52	19.000	19
С-(4С)	1	2.09	2.09	-146.92	-146.92	18.29	18.29
СН2-(2С)	3	-20.64	-61.92	39.43	118.29	23.02	69.06
∑	10		-278.73		557.3		235.9
гош-поправка	7	3.35	23.45	для вкладов в энтропию и теплоемкость для данной поправки в справочке не приведены значения
поправка на симм.	σнар=1		σвнутр=243		-45.669
попр. на смешение	N=	1			5.76
		ΔHo	-255.28	ΔSo	517.391	ΔСpo	235.9

 

Рассчитаем для этого соединения энтальпию и энтропию образования методом Татевского по связям по первому уровню приближения.

	Кол-во вкладов	Парц. вклад, кДж/моль	Вклад в энтальпию кДж/моль	Парц. вклад, Дж/К*моль	Вклад в энтропию Дж/К*моль
(С1-С2)1	2	-52,581	-105,162	147,74	295,48
(С1-С3)1	1	-45,286	-45,286	111,08	111,08
(С1-С4)1	2	-41,286	-82,572	92,46	184,92
(С2-С3)1	2	-10,686	-21,372	0,41	0,82
(С3-С4)1	2	13,362	26,724	-63,04	-126,08
∑	9		-227,668		466,22
		ΔHo	-227,668	ΔSo	466,220

Циклогексан

 

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для  и , вводим набор поправок: Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют.

Вводим поправку на циклогексановый цикл.

Таблица 2

	Кол-во вкладов	Вклад	Вклад в энтальпию, кДж/моль	Вклад	Вклад в энтропию Дж/К*моль	Вклад	Вклад в т/емкость Дж/К*моль
СН2-(2С)	6	-20.64	-123.84	39.43	236.58	23.02	138.12
поправка на цикл	1			78.69	78.69	-24.28	-24.28
∑	6		-123.84		315.27		113.84
		ΔHo	-123.84	So	315.270	Сpo	113.840

 

Рассчитаем для этого соединения энтальпию и энтропию образования методом Татевского по связям по первому уровню приближения.

 

	Кол-во вкладов	Парц. вклад, кДж/моль	Вклад в энтальпиюкДж/моль	Парц. вклад, Дж/К*моль	Вклад в энтропию Дж/К*моль
(С2-С2)1	6	-20,628	-123,768	39,03	234,18
∑	6		-123,768		234,18
поправка на цикл					76,89
		ΔHo	-123,768	ΔSo	311,070

 

Этилнонаноат

 

 

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для  и , вводим набор поправок.

Поправки на гош – взаимодействие:

 

Вводим 1 поправку «алкил-алкил». Поправка на внутреннюю симметрию: .

Таблица 3

	Кол-во вкла-дов	Вклад	Вклад в энтальпию, кДж/моль	Вклад	Вклад в энтропию Дж/К*моль	Вклад	Вклад в т/емкость Дж/К*моль
СН3-(С)	2	-42.19	-84.38	127.29	254.58	25.91	51.82
О-(С,С0)	1	-180.41	-180.41	35.12	35.12	11.64	11.64
СН2-(С,О)	1	-33.91	-33.91	41.02	41.02	20.89	20.89
СО-(С,О)	1	-146.86	-146.86	20	20	24.98	24.98
СН2-(2С)	6	-20.64	-123.84	39.43	236.58	23.02	138.12
СН2-(С,СО)	1	-21.77	-21.77	40.18	40.18	25.95	25.95
∑	12		-591.17		627.48		273.4
поправка на симм.	σнар=1		σвнутр=9		-18.268
		ΔHo	-591.17	So	609.212	Сpo	273.400

Орто-Толуидин

 

Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для  и , вводим набор поправок. Поправка на симметрию:

Введем поправку на орто-взаимодействие типа «полярный/неполярный»

 

Таблица 4

	Кол-во вкла-дов	Вклад	Вклад в энтальпию, кДж/моль	Вклад	Вклад в энтропию Дж/К*моль	Вклад	Вклад в т/емкость Дж/К*моль
СН3-(Сb)	1	-42.19	-42.19	127.29	127.29	13.56	13.56
NН2-(Сb)	1	20.09	20.09	124.36	124.36	15.03	15.03
Cb-C	1	23.06	23.06	-32.19	-32.19	11.18	11.18
Cb-N	1	-2.09	-2.09	40.56	40.56	18.42	18.42
Cb-H	4	13.81	55.24	48.26	193.04	17.16	68.64
∑	8		54.11		453.06		126.83
орто-поправка	1		1.42
поправка на симм.	σнар=1		σвнутр=3		-9.134
		ΔHo	55.53	So	443.926	Сpo	126.830

 

Рассчитаем для этого соединения энтальпию и энтропию образования методом Татевского по связям по второму уровню приближения.

 

	Кол-во вкладов	Парц. вклад, кДж/моль	Вклад в энтальпию кДж/моль
(Cb-H)1	4	13,877	55,508
Cb-NH2	1	18,42	18,42
(Cb-C1)1	1	-19,121	-19,121
∑	6		54,807
		ΔHo	54,807

 

Задание №2

Для первого соединения рассчитать  и

 

Триметилгептан

 

Энтальпия.

где -энтальпия образования вещества при 730К;  -энтальпия образования вещества при 298К; -средняя теплоемкость.

;

Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К., и для элементов составляющих соединение.

Таблица 5

		Кол-во вкладов		Сpi, 298K,		Сpi, 400K,		Сpi, 500K,		Сpi, 600K,		Сpi, 730K,		Сpi, 800K,
СН3-(С)		5		25.910		32.820		39.950		45.170		51.235		54.5
СН-(3С)		1		19.000		25.120		30.010		33.700		37.126		38.97
С-(4С)		1		18.29		25.66		30.81		33.99		35.758		36.71
СН2-(2С)		3		23.02		29.09		34.53		39.14		43.820		46.34
∑		10		235.900		302.150		364.160		410.960		460.516
	С		10		28.836		29.179		29.259		29.321		29.511		29.614
	Н2		11		403.636		440.259		468.119		491.151		512.824
	∑				28.836		29.179		29.259		29.321		29.511		29.614

 

,

 

Энтропия.

Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К.

Таблица 5

	Кол-во вкладов	Сpi, 298K,	Сpi, 400K,	Сpi, 500K,	Сpi, 600K,	Сpi, 730K,	Сpi, 800K,
СН3-(С)	5	25.910	32.820	39.950	45.170	51.235	54.5
СН-(3С)	1	19.000	25.120	30.010	33.700	37.126	38.97
С-(4С)	1	18.29	25.66	30.81	33.99	35.758	36.71
СН2-(2С)	3	23.02	29.09	34.53	39.14	43.820	46.34
∑	10	235.900	302.150	364.160	410.960	460.516

 

 

 

Задание №3

Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить (жидкость-пар) температуру, критическое давление, критический объем, ацентрический фактор.

 

Метод Лидерсена.

Критическую температуру находим по формуле:

где -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных); -сумма парциальных вкладов в критическую температуру.

Критическое давление находится по формуле:

где -критическое давление; -молярная масса вещества; -сумма парциальных вкладов в критическое давление.

Критический объем находим по формуле:

где -критический объем; -сумма парциальных вкладов в критический объем.

Ацентрический фактор рассчитывается по формуле:

;

где -ацентрический фактор; -критическое давление, выраженное в физических атмосферах; -приведенная нормальная температура кипения вещества;

-нормальная температура кипения вещества в градусах Кельвина;

-критическая температура в градусах Кельвина.

Для расчета, выбираем парциальные вклады для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Лидерсена.

Триметилгептан

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP	ΔV
СН3-(С)	5	0.1	1.135	275
СН2-(2С)	3	0.06	0.681	165
СН-(3С)	1	0.012	0.21	51
С-(4С)	1	0	0.21	41
∑	10	0.172	2.236	532

Критическая температура.

 

Критическое давление.

.

Критический объем.

Ацентрический фактор.

Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена.

;  

 

Циклогексан

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	к-во
(CH2)цикл	6	0.078	1.104	267
Сумма	6	0.078	1.104	267

Критическая температура.

Критическое давление.

 

Критический объем.

 

Ацентрический фактор.

Этилнонаноат

 

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP	ΔV
CН3	2	0.04	0.454	110
CH2	8	0.16	1.816	440
-CОО-	1	0.047	0.47	80
Сумма	11	0.247	2.74	630

Критическая температура.

 

Критическое давление.

;

 

Критический объем.

 

Ацентрический фактор.

 

Орто-Толуидин

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP	ΔV
СН3-	1	0.02	0.227	55
-CH= (цикл.)	4	0.044	0.616	148
>C= (цикл.)	2	0.022	0.308	72
NH2 -	1	0.031	0.095	28
Сумма	8	0.117	1.246	303

 

Критическая температура.

 

Критическое давление.

 

Критический объем.

 

Ацентрический фактор.

.

 

 

Метод Джобака.

Критическую температуру находим по уравнению;

где -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных);

-количество структурных фрагментов в молекуле; -парциальный вклад в свойство.

 

Критическое давление находим по формуле:

где -критическое давление в барах; -общее количество атомов в молекуле; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство.

 

Критический объем находим по формуле:

где -критический объем в ; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство.

Для расчета, выбираем парциальные вклады в различные свойства для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Джобака.

 

Триметилгептан

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP	ΔV
СН3-	5	0.0705	-0.006	325
,-СН2-	3	0.0567	0	168
>СН-	1	0.0164	0.002	41
>С<	1	0.0067	0.0043	27
∑	10	0.1503	0.0003	561

Критическая температура.

 

Критическое давление.

;

Циклогексан

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	к-во	ΔT	ΔP	ΔV
(CH2)цикл	6	0.06	0.015	288
Сумма	6	0.06	0.015	288

Критическая температура.

Критическое давление.

;

Этилнонаноат

 

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP
CН3	2	0.0282	-0.0024
CH2	8	0.1512	0
-CОО-	1	0.0481	0.0005
Сумма	11	0.2275	-0.0019

Критическая температура.

 

Критическое давление.

;

 

Орто-Толуидин

 

Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:

 

Группа	кол-во	ΔT	ΔP
СН3-	3	0.0423	-0.0036
(=CH)(ds)	3	0.0246	0.0033
(=C)(ds)	2	0.0286	0.0016
NH2	1	0.0243	0.0109
Сумма	9	0.1198	0.0122

Критическая температура.

 

Критическое давление.

;

 

Задание №4

Для первого соединения рассчитать , и . Определить фазовое состояние компонента.

Энтальпия

Триметилгептан

Для расчета , и  воспользуемся таблицами Ли-Кеслера и разложением Питцера.

где - энтальпия образования вещества в стандартном состоянии; -энтальпия образования вещества в заданных условиях; и -изотермические изменения энтальпии.

Находим приведенные температуру и давление:

по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кеслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтальпии.

Из правой части выражаем:

Энтропия

где  энтропия вещества в стандартном состоянии; - энтропия вещества в заданных условиях; -ацентрический фактор.

Критические параметры вещества определяем методом Лидерсена.

; R=8,314Дж/моль*К

Находим приведенные температуру и давление:

по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтропии.

Теплоемкость.

где  - теплоемкость соединения при стандартных условиях; - теплоемкость соединения при заданных условиях; -ацентрический фактор.

Критические параметры вещества определяем методом Лидерсена.

; R=8,314Дж/моль*К

Находим приведенные температуру и давление:

по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение теплоемкости.

Дж/моль*К

Из правой части выражаем:

Задание №5

Для первого соединения рассчитать плотность вещества при температуре 730 К и давлении 100 бар. Определить фазовое состояние компонента.

Для определения плотности вещества воспользуемся методом прогнозирования плотности индивидуальных веществ с использованием коэффициента сжимаемости.

где -плотность вещества; М- молярная масса; V-объем.

Для данного вещества найдем коэффициент сжимаемости с использованием таблицы Ли-Кесслера по приведенным температуре и давлении.

Коэффициент сжимаемости находится по разложению Питцера:

где Z-коэффициент сжимаемости; -ацентрический фактор.

Приведенную температуру найдем по формуле  

где -приведенная температура в К; Т-температура вещества в К; -критическая температура в К.

Приведенное давление найдем по формуле ; где - приведенное; Р и  давление и критическое давление в атм. соответственно.

Критические температуру и давление а так же ацентрический фактор возьмем экспериментальные.

Критические параметры вещества определяем методом Лидерсена.

; R=8,314Дж/моль*К

Находим приведенные температуру и давление:

Коэффициент сжимаемости найдем из разложения Питцера:

путем интерполяции находим и .

=0,8190;

=0,2356;

 

Из уравнения Менделеева-Клайперона ,

где P-давление; V-объем; Z- коэффициент сжимаемости; R-универсальная газовая постоянная (R=82.04); T-температура;

выразим объем: