ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вводные аамечания из "Основы теории и расчета перегонки и ректификации" Основные понятия и определения. Теория процессов перегонки и ректификации покоится на сочетании термодинамического учения о парожидкостном фазовом равновесии с законами сохранения вещества и энергии, используемыми в форме уравнений материальных и тепловых балансов. Для строго дедуктивного термодинамического метода исследования явлений важное значение имеет точное определение ряда приведенных ниже основных понятий и терминов, широко используемых в теории и технических расчетах процессов перегонки и ректификации. [c.9] Несмотря на видимую общеизвестность этих понятий и терминов, ясное и отчетливое усвоение их содержания требует серьезного продумывания. [c.9] Системой называется выделенная для изучения часть физического мира, отделенная реальными или воображаемыми границами от остальной его части, называемой внешней средой. [c.9] Характеризующие систему макроскопические признаки, значения которых могут быть прямо или косвенно измерены опытным путем, называются свойствами системы. Свойства, пропорциональные количеству вещества в системе, называются экстенсивными свойства же, полностью не зависимые от массы изучаемой системы, называются интенсивными. Примерами экстенсивных свойств являются вес, общий объем, энтальпия, энтропия примерами интенсивных — давление, температура, плотность, концентрация. [c.9] Система, между любыми частями которой нет поверхностей раздела, называется гомогенной, значения интенсивных свойств гомогенной системы одинаковы во всех ее точках или меняются непрерывно без скачков. Система, внутри которой имеются поверхности раздела, отделяющие друг от друга ее части, различающиеся по своим интенсивным свойствам, называется гетерогенной. [c.9] Состояние системы определяется совокупностью значений некоторого числа интенсивных свойств системы, могущих меняться независимо друг от друга (независимые переменные), называемых параметрами состояния. Каждая подобная совокупность значений свойств описывает некоторое фиксированное состояние системы. [c.10] Любое изменение состояния системы называется процессом. [c.10] Система, не взаимодействующая с внешней средой, не обменивающаяся с ней энергией и веществом, называется изолированной. Это понятие носит предельный характер и служит лишь удобной рабочей гипотезой. [c.10] Фазы изолированной системы могут взаимодействовать друг с другом, обмениваясь веществом и энергией. В неравновесной системе их компоненты будут самопроизвольно переходить из одной фазы в другую. Этот процесс самопроизвольного массо-и энергообмена между фазами должен в итоге привести к такому предельному состоянию, когда скорость перехода из одной фазы в другую в точности уравновесится переходом в обратном направлении, и в системе не будет наблюдаться никаких видимых изменений. В этом случае, когда во всех фазах системы все макроскопические свойства остаются неизменными во времени, говорят, что система находится в состоянии динамического фазового равновесия. [c.10] Помимо условия неизменности во времени параметров состояния для реализации равновесных состояний важную роль играет второе и последнее условие — отсутствие внешних процессов, поддерживающих эту неизменность параметров. Если система отвечает только первому из этих условий, ее состояние называется стационарным, или установившимся. [c.10] Критерием равновесия может служить бесконечно малое изменение какой-нибудь действующей на систему силы, которое также должно вызывать лишь бесконечно малое смещение положения равновесия. [c.10] Равновесным называется процесс, в котором параметры системы меняются бесконечно медленно и система последовательно проходит через бесконечно близкие состояния равновесия. Подобные бесконечно медленные процессы в реальных условиях практически неосуществимы, однако если внешние воздействия на систему достаточно малы и происходят настолько медленно, что процессы выравнивания свойств внутри системы их опережают, то состояние системы в каждый данный момент будет мало отличаться от состояния равновесия. [c.11] Равновесные процессы являются основным объектом исследования в термодинамической теории процессов перегонки и ректификации. [c.11] Гомогенная система, состоящая из двух или большего, числа компонентов, называется раствором. Состав раствора может непрерывно изменяться в определенных пределах. [c.11] Согласно определению, понятие раствора охватывает любые агрегатные состояния вещества жидкие, газообразные и твердые. Растворами являются нефть и жидкие нефтепродукты, газы каталитического крекинга и природный газ, продукты реакции, отводимые из химических реакторов, и атмосферный воздух, жидкие и твердые сплавы металлов и расплавленные смеси силикатов. [c.11] Идеальным называется раствор, общее давление паров которого является линейной функцией его мольного состава в жидкой фазе и при смешении компонентов которого не происходит сжатия или расширения объема, не выделяется и не поглощается теплота. Другое определение идеального раствора будет дано на основе уравнения (1.40). [c.11] Концепция идеального раствора оказывается полезной для изучения поведения реальных растворов в тех случаях, когда недостаток опытных данных вызывает необходимость использования приближенных значений и, в особенности, в случае разбавленных растворов, поведение которых может быть достаточно точно описано на основе гипотезы идеального раствора. Все растворы неэлектролитов при сильном разбавлении становятся идеальными, а некоторые из них при обычных давлениях приближаются к идеальным практически во всем интервале возможных изменений состава. [c.11] Процессы перегонки и ректификации применяются для разделения растворов на практически чистые компоненты или на группы различающихся по летучести веи еств. [c.11] Вернуться к основной статье