Введение - Взвешенная плавка никелевого концентрата
При химических реакциях изменяется состояние электронов в атомах и молекулах реагирующих веществ, разрываются старые химические связи и возникают новые, поэтому происходит изменение внутренней энергии системы, которое проявляется в виде тепла и работы. Если реакция протекает при постоянном объеме, то изменение внутренней энергии полностью проявится в виде тепла Q = U. Это следует из первого закона термодинамики: количество тепла Q, переданное системе, расходуется на увеличение внутренней энергии U системы и на совершение работы W. Поскольку процесс изохорный, то работа не совершается и изменение внутренней энергии в этом случае равно выделившемуся теплу. Если запас внутренней энергии продуктов реакции меньше, чем исходных веществ, то изменение внутренней энергии системы U будет иметь отрицательный знак, а тепло будет выделятся, т. е. Q будет положительно.
Если реакция протекает при постоянном давлении, то кроме теплоты может иметь место и работа, т. е. - Q = U + pV = H. Тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении равен изменению энтальпии. Тепловой эффект реакции зависит от температуры вследствие зависимости функций U и H от T, поэтому его значение следует относить к некоторой определенной температуре.
Теплота образования (тепловой эффект) 1го моль вещества из простых веществ, измеренная при нормальных условиях (298 K, P = 1 атм.), называется стандартной теплотой образования вещества и обозначается H298 (кДж/ моль). Эти данные сведены в таблицу. H простых веществ условно равны нулю.
Согласно второму закону Гесса, тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ.
Хим. р-ции = прод. - исх.
Таким образом, зная табличные значения можно вычислить тепловой эффект любой химической реакции.
Энтропия была введена в термодинамику как функция вероятности, связанная с тепловыми характеристиками. Она отвечает двум важным требованиям: обладает свойством аддитивности и принимает экстремальные значения при равновесии.
S = k ln
Где - термодинамическая вероятность, равная числу способов, каким может быть осуществлено данное состояние системы;
K - постоянная, связывающая функцию S с термодинамическими величинами.
Для обратимого процесса S = Q / T, при этом k принимает значение постоянной Больцмана.
В общем случае S - термодинамическая величина, характеризующая меру неупорядоченности системы.
Данные по стандартным энтропиям образования веществ сведены в таблицу. Изменение энтропии реакции рассчитывается по той же схеме, что и тепловой эффект:
Sхим. р-ции = Sпрод. - Sисх.
При обратимом изотермическом процессе работа равна убыли некоторой функции состояния U - TS = A, называемой энергией Гельмгольца. Изменение энергии Гельмгольца определяется только начальным и конечным состоянием системы и не зависит от характера процесса. Но в технике большинство процессов совершается не при постоянном объеме, а при постоянном давлении. Поэтому, кроме энергии Гельмгольца, в термодинамику введена функция состояния, служащая критерием равновесия в условиях постоянства давления и температуры. Эта функция состояния называется свободной энергией Гиббса и определяется уравнением
G = A + pV = U - TS + pV = H - TS,
А для процессов это уравнение принимает вид
G = H - TS.
При обратимых процессах G не изменяется, а при необратимых она должна только убывать. Следовательно, условием равновесия в системах при постоянных давлении и температуре является минимум G. Для химических реакций условием равновесия является G = 0.
В общем случае истинная теплоемкость определяется как отношение бесконечно малого количества теплоты, сообщаемой телу, к тому изменению температуры, которое этим вызывается, т. е. C = dQ / dT. Отсюда следует, что для изохорных процессов
Сv = (dU / dT)v
И для изобарных процессов
Сp = (dH / dT)p
Дифференцируя по температуре (при постоянном объеме) равенство
U = U2 - U1
И получаем:
d(U) / dTv = (dU2 / dT)v - (dU1 / dT)v.
Подставляя полученное выше уравнение для теплоемкости, получаем:
( d(U) / dT)v = Cv2 - Cv1 = Cv.
Для процессов, происходящих при постоянных давлениях, можно аналогичным путем получить:
(d(H) / dT)p = Cp2 - Cp1 = Cp.
Два последних уравнения выражают закон Кирхгофа: температурный коэффициент теплового эффекта процесса равен изменению теплоемкости системы, происходящему в результате процесса. В случае необходимости учесть изменение теплоемкостей с температурой следует до интегрирования указанных уравнений подставить в них выражения Cv или Cp как функции температуры. При этом пользуются обычно эмпирическими уравнениями вида:
C = a + bT + cT2
Или
C = a + bT + cT-2.
Таким образом, зная теплоемкости веществ при данной температуре, можно найти H, S и G при этой температуре.
Стандартные теплоемкости веществ, а также коэффициенты a, b и с сведены в таблицу.
Взаимодействие реагирующих веществ приводит к образованию новых веществ, причем этот процесс протекает не мгновенно, а с конечной скоростью. Скоростью химической реакции называется число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (гомогенная реакция). Для более простых по кинетике гомогенных реакций опыт показывает, что при постоянной температуре скорость данной реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая из концентраций участвует в степени, в простейших случаях равной коэффициенту перед формулой данного вещества в управлении реакции. Например для реакции типа
AA + bB = dD + eE
= k CaA CbB
Где скорость прямой реакции;
С - концентрации исходных веществ;
K - константа скорости реакции.
Константа скорости реакции - величина постоянная при данной температуре. Она численно равна скорости реакции в условиях, когда концентрации каждого из веществ равны единице. Константа реакции может иметь различную размерность (в зависимости от молекулярности реакции). Отношение констант обратной и прямой реакций называется константой равновесия Кр. Это количественная характеристика равновесия в системе, зависящая от температуры и природы веществ и не зависящая от их концентраций. Таким образом, знание величин H, S, G и Cp позволяет определить возможность самопроизвольного протекания процесса при данной температуре, вычислить количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся в процессе реакции, найти температуру равновесия для данной реакции, а Кр позволяет рассчитать концентрации реагирующих веществ в любой момент времени, зная исходные концентрации, а также найти равновесные концентрации веществ.
Похожие статьи
-
Плавка расчет взвешенный никелевый При заданной температуре: где R=8,314. Для химической реакции: ; , где R=8,314. Расчет lgKp по методу...
-
Для этого необходимо составить таблицу со справочными данными: Таблица 5. Справочные данные для lgKp по методу Л. П. Владимирова Реагент N LgKp СоО...
-
Вывод - Взвешенная плавка никелевого концентрата
Рассмотрим график зависимости ?Н от температуры. Видно, что с увеличением температуры энтальпия уменьшается, следовательно, реакция экзотермическая,...
-
Воспользуемся рассчитанными данными из таблицы 3. Рассчитаем теперь lgKp для рабочей температуры (Траб=15000К) Процесс (рафинировочная плавка меди), при...
-
Введение - Дуговая печь косвенного действия
В литейных цехах машиностроительных заводов широко применяют печное оборудование. В плавильных отделениях используют вагранки, дуговые электрические и...
-
Введение, Понятие о температуре и о температурных шкалах - Общие сведения об измерениях температуры
Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической...
-
Введение, Характеристика готового продукта - Разработка технологии получения строительного материала
В данной курсовой работе "разработка технологии получения строительного материала" мы будем рассматривать следующие решения задач, для достижения цели:...
-
В настоящее время первичным звеном сложных производственных систем крупных предприятий является поточное производство - форма организации производства,...
-
Введение - Производство колбасных изделий
Технология - Наука о наиболее эффективных способах промышленного производства товаров. На выбор технологии производства влияет много факторов: Вид...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Лампа накаливания электрическая, источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания...
-
Введение. - Контроль параметров процесса получения полиэтилена
Благодаря своим свойствам в промышленности, полиэтилен используется для изготовления пленки и листов, для изоляции кабеля, также из него производят...
-
ВВЕДЕНИЕ - Тормозная система с пневматическим приводом
Тормозная система служит для снижения скорости и быстрой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке. Наличие надежных тормозов...
-
Введение - Проектирование насадочного абсорбера
Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью; разделение...
-
В различных отраслях народного хозяйства широко распространены процессы удаления жидкости (растворителей) с поверхности или из внутренних слоев различных...
-
Введение - Автоматика и автоматизация технологических процессов
Курс "Системы управления технологическими процессами" ("Автоматика и автоматизация технологических процессов") направлен на изучение вопросов управления...
-
Как было отмечено, процесс окисления протекает многостадийно, поэтому некоторыми авторами [4, 7-11] кислотное число принимается за основной показатель,...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)
Целью данной работы является анализ особенностей расчетов надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующих расчетов). Актуальность...
-
Научно-технический прогресс ведет к стремительному росту объема информации, которую специалисты-проектанты должны учитывать в своей повседневной работе....
-
Теория автоматического управления (ТАУ) -- научная дисциплина, предметом изучения которой являются информационные процессы, протекающие в автоматических...
-
Введение - Ректификационная установка
Ректификационный установка орошение колонна Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных...
-
Введение - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
Абсорбцией называется процесс избирательного поглощения компонентов из газовой или парогазовой смеси жидким поглотителем, в котором данный компонент...
-
Процесс плавки в жидкой ванне (ПЖВ) - Цветные металлы в строительстве
Оригинальный процесс автогенной плавки сульфидных мед-ных и медно-цинковых концентратов, названный авторами данной книги "плавкой в жидкой ванне", начал...
-
Плавка стали в основной дуговой электропечи. - Производство стали
Сырые материалы. Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества...
-
Введение - Ветеринарно-санитарная экспертиза меда
Человечество использует мед с незапамятных времен, как продукт питания и лекарство упоминается во многих священных книгах, текстах и трактатах древней...
-
В данной курсовой работе будут рассмотрены технологические процессы производства изделий из поливинилхлорида. Поливинилхлорид -- один из наиболее...
-
Введение - Производство бумаги
Автоматизация технологического процесса - это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять...
-
Электростанции, Тепловые электрические станции - Назначение и типы электростанций
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Топливом для электрических станций служат...
-
Введение - Промышленное производство мелкодисперсной фракции дерева
Древесноволокнистая плита средней плотности (англ. Medium Density Fibreboard, MDF; иногда применяют транслит: МДФ-мелко-дисперсионная фракция) -- плитный...
-
ВВЕДЕНИЕ - Планирование организации производства продукции на предприятии АПК
Организация производства неразрывно связана с технологией. Технология устанавливает последовательность выполнения операций по превращению предметов труда...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет оптимального режима резания
Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую...
-
Введение - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Развитие современной науки и техники показало, что важной составляющей технологического производства являются качественные показатели получаемой...
-
Введение, Основные понятия - Основные показатели надежности
Современный человек не мыслит своего существования без различных механизмов, которые упрощают жизнь и делают ее намного безопаснее. Любая используемая...
-
Замораживание молочных продуктов
Введение Важное место в рационе питания человека занимают молоко и молочные продукты. Молоко содержит все без исключения питательные вещества,...
-
Введение - Конструктивная проработка козлового контейнерного перегружателя грузоподъемностью 40т
Интенсивное развитие перевозок грузов в контейнерах автомобилями, железнодорожными составами, речным и морским транспортом обусловило создание...
-
Исходные данные 1. Количество конденсированного ВВ - C = 54 тонны = 54000кг 2. Температура воздуха - t = 9є 3. Тип ВВ - Победит 4. Количество сжиженного...
-
Теплоснабжение индивидуальный отопительный Целью дипломного проекта является проектирование ИТП для обеспечения теплоснабжения нагрузок отопления,...
-
Введение - Методика приготовления хлебобулочных изделий
Хлебобулочные изделия занимают одно из ведущих мест в питании населения нашей страны. Расширение ассортимента этой новой конкурентоспособной продукции в...
-
Введение - Сварка вертикальных швов стенки резервуара для хранения нефтепродуктов
Ведущее место в машиностроении занимает сварочное производство. Многие узлы и детали, входящие в состав изготавливаемых изделий, машин и оборудования и...
-
Введение - Туннельный диод и его свойства
Туннельный диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, в котором имеется очень узкий потенциальный барьер,...
Введение - Взвешенная плавка никелевого концентрата