ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общее представление. 5.3.2. Пример состав газовой фазы печи Пример разложение кремнезема Применение к диаграммам кислородного и серного потенциалов из "Химическая термодинамика материалов" Все г-р уравнений баланса не обязательно принимают форму уравнения (5.72). Их можно записать без явно введенных координат реакции (см. следующий пример). Их форма выбирается по соображениям удобства и зависит от вида задачи. [c.122] Это уравнение подчеркивает тот факт, что хотя ДС = ДС (IX, интегральная величина ВС отличается от ДС - /)Х на величину КТп-Хп (/// ), которой нельзя пренебречь. С практической точки зрения, однако, уравнение (5.79) вообще более удобно, чем (5.81). [c.123] Аналогичным способом можно получить выражения для ВН. В особом случае, когда летучести можно заменить мольными долями и парвд альными давлениями. [c.123] 3 детально проанализированы изменения энергии Гиббса, связанные с зарождением и ростом новых фаз. Эти преобразования можно рассматривать как химические реакции результаты данного раздела также приложимы к этим превращениям, что легко подтвердить идентичностью (3.90) уравнению (5.79). [c.123] Формализм химических реакций является как раз выражением результатов, которые одинаково хорошо изучаются с помощью кривых энергии Гиббса и фазовых диаграмм. Выбор приближения зависит от удобства его применения. Формализм химических реакций часто проще, когда в превращении участвуют стехиометрические соединения, т. е. когда кривые энергии Гиббса имеют ничтожно малую ширину. [c.124] Газовая фаза печи для термообработки при 1000 К и 1,1 атм считается равновесной. По результатам анализа проба газа содержит, % (обьемн.) 20,5 СО, 18,5 СОз, 5,5 СН , 14 Нз, 2,3 Н3О и 39,2 Однако не сделан необходимый анализ при температуре печи, и поэтому полученный состав не соответствует процентному составу газа в печи. Тем не менее, можно вычислить его, предположив, что этот газ помещен в печь и рассчитан его равновесный состав. Проделаем это двумя разными методами. [c.124] Возможно также другое решение методом координат реакций. Оно обычно проще. [c.125] Эту систему двух уравнений, эквивалентных (5.96) и (5.97), можно решить относительно двух неизвестных и j. С помощью уравнений (5.101) - (5.105) эти координаты реакции позволяют найти числа молей каждого компонента и следовательно состав газа. [c.126] Для вычисления и можно воспользоваться несколькими численными методами. Одним из наиболее простых является следующий итерационный метод. [c.126] Заметим, что К и Q, Ж,. Таким образом, ЛО, 0, а 0. Следовательно, реакция (5.94) идет вправо (X, 0), а реакция (5.95) влево (Х, 0). [c.126] Уже отмечалось, что часто наиболее легкий способ определения числа р независимых реакций состоит в вычитании из числа неизвестных числа уравнений материального баланса. Однако даже после определения р полезно проверить действительно ли выбранные р реакций независимы. [c.127] Когда число неизвестных и реакций велико, целесообразно использование компьютеров (есть много программ, основанных на применении разных методов 121). [c.127] Приведем другой пример, типичный для многих случаев, в которых расчеты упрощаются в связи с тем, что концентрации компонентов - величины разных порядков. Пренебрегая малыми значениями, можно упростить расчеты материальных балансов. [c.127] Маленькая трубка из чистого кремнезема (SiOj) объемом 20 см запаяна при комнатной температуре (298 К). Затем она помещена в печь при 1800 К. Нужно определить общее давление и состав газовой фазы, образующейся внутри трубки в результате разложения SiO в следующих случаях 1) трубка запаяна в вакууме, 2) трубка запаяна на воздухе, 3) трубка запаяна в вакууме, но содержит несколько граммов графита. [c.127] Пример представляет практический интерес, поскольку при высоких температурах часто возможно загрязнение образца от стенок реакционной камеры через газовую среду. [c.127] Следует подчеркнуть, что суммарная реакщш (5.128) не обязательно описывает действительный механизм разложения SiO, (например, графитовый порощок может не контактировать с кремнеземом). [c.129] Следовательно,сделанные допущения оправданы и результаты расчетов по (5.124) и (5.125) правильны. Если рд или Pqq того же порядка, что Pqq и P iq, то следует повторить расчеты, включая Ьесь набо1 уравнений материального баланса. [c.129] Отметим, что кремнезем может быть либо в стеклообразном, либо в кристаллическом состоянии. Значение ДС° в уравнении (5.117) соответствует кристобалиту (кристаллическая фаза). Действительно, 1800 К (1527°С) -слшпком высокая температура для стеклообразного кремнезема он должен размягчаться ниже этой температуры и через определенное время перейдет в кристобалит, который является стабильной фазой при высоких температурах. [c.129] Вернуться к основной статье