Состояние равновесия в системе жидкость

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Выведем теперь уравнение Клапейрона — Клаузиуса на основе условия равновесия (5.6). Пусть в системе одновременно изменяется температура на йТ и давление на йр. Для нового состояния равновесия системы жидкость пар можем записать равенство измененных энергий Гиббса [c.117]

Насыщенный пар, т. е. пар, находящийся в равновесии с жидкостью, является системой с одной степенью свободы. В данном случае произвольно можно изменять только одно из условий (температуру или давление), а второе от него будет зависеть. Одновременное (произвольное) изменение двух условий может вызвать исчезновение одной из фаз, т. е. приведет к нарушению состояния равновесия системы. В насыщенном растворе можно произвольно изменять только одно из условий температуру или концентрацию раствора. Произвольное изменение двух условий может привести к растворению твердой фазы (насыщенный раствор перейдет в ненасыщенный). [c.179]

Перегонкой с однократным, или равновесным, испарением называется такой способ перегонки, при котором перегоняемая смесь нагревается до определенной конечной температуры, по достижении которой образовавшиеся паровая и жидкая фазы, находящиеся в состоянии равновесия и имеющие одинаковую температуру, разделяются в один прием (однократно) на пар и жидкость. Температурой однократного испарения (ОИ) называется температура жидкости и паров в эвапораторе после того, как испарение закончилось, пары отделились от жидкости и практически установилось состояние равновесия между жидкостью и паром. Перегонка с однократным испарением — непрерывный процесс, протекающий в условиях равновесия между паровой и жидкой фазами. Непрерывность обеспечивается питанием системы сырьем постоянного состава с постоянной скоростью при непрерывном отводе образующихся паров и жидкого остатка. [c.64]

II. Термодинамическая устойчивость тонких прослоек жидкости между частицами дисперсной фазы. Установлена Дерягиным с сотр. и названа им расклинивающее давление [18, 143, 149, 152—155]. Последнее возникает при сближении двух дисперсных частиц, взаимодействующих с дисперсионной средой, т. е. покрытых сольватной оболочкой. Дерягин с сотр. рассматривают свободную пленку между двумя пузырьками или каплями жидкости. Расклинивающее давление такой тонкой пленки жидкости, расположенной между двумя фазами, равно скачку давления, который существует на границе раздела тонкой пленки с любой из ограничивающих ее фаз, так что в состоянии равновесия системы давление в слое удовлетворяет уравнениям гидростатики и теории капиллярности. Расклинивающее давление в пленке между двумя пузырьками различного радиуса г д., i и Гд, 2 равно [c.86]

РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ — избыточное давление тонкого слоя жидкости или газа, способное препятствовать дальнейшему утоньшению слоя под действием внешних сил. Впервые Р. д. тонких слоев жидкости между двумя пластинками было обнаружено и изучено Б. В. Дерягиным и Е. В. Обуховым (1934). В состоянии равновесия системы Р. д. П уравновешивается разностью —Р , где Pj— давление на тонкий слой со стороны твердых, жидких или газообразных фаз, между к-рыми он находится, и Pi— давление внутри объема фазы, в результате утоньшения к-рой образован тонкий слой [c.250]

Это можно представить себе также следующим образом. Возвращаясь снова к рис. 4, мы видим, что в состоянии равновесия системы при 0 = 0, os 9 = 1 и A"t = Хг -J- Хж. Это и есть тот частный случай, который характеризуют как случай равенства краевого угла нулю . Если же Хт>Хг-)-Хж, что означает отсутствие краевого угла , то равновесие не достигается, и жидкость продолжает неограниченно растекаться по твердой поверхности. В этом случае, очевидно, уравнение (1а) не может быть использовано для численного расчета значения величины 1 тж, так как член os 9 не может принимать значений, больших чем единица, что требуется для выражения того факта, что силы притяжения между жидкостью и твердым телом оказываются более интенсивными, чем силы притяжения молекул в самой жидкости. [c.251]

Давление пара над растворами. В результате естественного процесса испарения над жидкостью образуется пар, давление которого можно измерить с помощью манометра (рис, 2.25). Эндотермический процесс испарения обратим одновременно с ним протекает экзотермический процесс конденсации. При определенных условиях устанавливается равновесие (Д0 = 0). Равновесное состояние системы жидкость — пар прн данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара. [c.240]

Если известны условия равновесия системы жидкости — пар в одном состоянии и мы хотели бы удостовериться, что равновесие наступит в другом состоянии, нужно рассчитать, являются ли одинаковыми изменения термодинамических потенциалов обеих фаз. Согласно уравнению (12-37), изменение термодинамического потенциала выражается равенством [c.599]

Обратим внимание на случай равновесия системы жидкость — пар, когда пар одного из компонентов находится в ненасыщенном состоянии, т, е. когда этот компонент не присутствует в жидкости. Существенную помощь оказывает здесь полная диаграмма / — у системы, приведенная на рис. 12-21 и относящаяся к постоянному давлению. Точки А к В показывают температуры кипения чистых компонентов. Линия ОСЕ [c.613]

Модели вязкоупругих сред. Процесс возвращения в состояние равновесия системы, выведенной из этого состояния, называется релаксацией. Промежуток времени, в течение которого отклонение какого-либо параметра системы от его равновесного значения уменьшается в е раз, называется временем релаксации. В разных средах время релаксации напряжения различно в низкомолекулярных жидкостях оно составляет примерно 10 ... 10" с, для полимеров 10 ... 10 с [30]. Поэтому количественное описание деформации полимеров и других сред со значительным временем релаксации требует рассмотрения закономерностей релаксационных процессов. [c.122]

Если теперь пренебречь влиянием таких границ области фильтрации, как стенки скважин (зти границы имеют сравнительно очень малую протяженность их влияние будет оценено ниже), то из не-завпсимости от времени уравнений равновесия системы жидкость — пористая среда (1.3.9) и напряжений на кровле и подошве пласта следует важный вывод о независимости суммарного напряженного состояния в системе жидкость — пористая среда от времени, так что [c.16]

Необходимость применения принципа технологической соразмерности может быть показана на примере процесса абсорбции газа жидкостью с одновременной сильно экзотермической реакцией. В этом случае развитие поверхности соприкосновения фаз, к которому обычно стремятся при проведении процессов такого типа, целесообразно только в определенных пределах. При возрастании скорости абсорбции увеличивается количество теплоты, выделяемой в единице объема аппарата, а следовательно, повышается температура системы (рис. 1Х-73,а). Вследствие увеличения температуры возрастает равновесное давление газа над жидкостью ро (рис. 1Х-73, б) и уменьшается движущая сила процесса р — ро-Таким образом, процесс будет протекать вдали от состояния равновесия. Изменение величины движущей силы с повышением температуры представлено на рис. 1Х-73, в. Скорость абсорбции возрастает с развитием поверхности соприкосновения фаз и увеличением температуры в соответствии с зависимостями, рассмотренными в разделе УИ1. Резюмируя, можно утверждать, что существует оптимальная величина поверхности соприкосновения фаз для определенных условий отвода теплоты Из системы при данном тепловом эффекте реакции, обеспечивающая максимальную скорость процесса (рис, 1Х-73,г). [c.422]

Такой контакт между фазами может привести парожидкую систему в состояние равновесия, т. е. установятся равновесные значения составов фаз и прекратится процесс их взаимодействия (идеальный контакт теоретическая тарелка). Фактически система не достигает равновесного состояния. Пары и жидкость отделяются друг ог друга и далее снова контактируются на последующих тарелках с другими неравновесными жидкими и паровыми потоками. [c.153]

Изложенная схема расчета интеграла состояний системы не содержит ограничений на природу и величину потенциальной энергии межчастичного взаимодействия. Это позволяет определить аксиоматику построения математической модели состояния равновесной системы. Равновесный состав должен удовлетворять 1) уравнениям ЗДМ, описывающим образование молекулярных форм, приводящих к эффективному уменьшению экстремума свободной энергии Гиббса [5] 2) максимальному числу линейно-независимых стехиометрических уравнений закона сохранения вещества и заряда 3) уравнению связи измеряемого свойства системы с равновесными и исходными концентрациями составляющих частиц. Термодинамика не дает априорных оценок предельных концентраций компонентов системы, допускающих указанные приближения структуры жидкости. Состоятельным критерием возможности применения модели идеального раствора для комплексов, по-видимому, может служить постоянство констант химических равновесий при изменении концентраций компонентов системы, если число констант, необходимых для адекватного описания эксперимента, не превышает разумные пределы. [c.18]

СОСТОЯНИЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ. [c.19]

Физическая сущность абсорбции и десорбции заключается в достижении равновесия между взаимодействующими потоками газа и жидкости. Достижение состояния равновесия в системе газ — жидкость зависит от диффузии (переноса) вещества из одной фазы в другую. Движущая сила диффузии определяется разностью парциальных давлений извлекаемого компонента в газовой и жидкой фазах. Если парциальное давление компонента в газовой фазе выше, чем в жидкой, то происходит процесс абсорбции (поглощение газа жидкостью) и наоборот, если парциальное давление извлекаемого компонента в газовой фазе ниже, чем в жидкой, то происходит десорбция (выделение газа из жидкости). [c.83]

Современное состояние проблемы выбора разделяющего агента и расчета равновесия многофазных систем позволяет перейти от экспериментальных методов разработки таких процессов к расчетным. И основу таких расчетов составляют алгоритмы воспроизведения условий расслаивания сильно неидеальных смесей по высоте колонны, в декантаторах, которые являются обязательными элементами азеотропно-экстрактивной ректификации. Алгоритмы, позволяющие рассчитывать равновесие в системах жидкость—жидкость—пар и декантаторы различного типа приведены в разд. 7.1. [c.354]

Свойства, используемые на практике для определения со- стояния, в котором находятся фазы или система, можно разделить на две группы. К первой группе относятся свойства, зависящие от количества вещества, — объем, вес и др. Такие свойства называются емкостными или экстенсивными. Ко второй группе относятся свойства, называемые Интенсивными, — температура, давление, концентрация, удельный вес и др., не зависящие от массы, а только от химической природы вещества. Для описания состояния фазы или системы используются интенсивные свойства. При применении их для определения состояния системы или фазы они называются параметрами состояния. При рассмотрении условий равновесия между жидкостью и паром в качестве параметров состояния обычно принимаются температура, давление и составы фаз. [c.8]

Мениск смачивающей жидкости контактирует при этом со смачивающей пленкой, равновесная толщина которой Ло определяется уравнением изотермы П(/г). Значение ко отвечает расклинивающему давлению, равному капиллярному давлению равновесного мениска По =. Ра . Между объемной частью мениска с постоянной (в пренебрежении силой тяжести) кривизной поверхности Ко = Рк1а (где о —поверхностное натяжение) и плоской смачивающей пленкой образуется переходная зона 2 (см. рис. 13.1), где действуют одновременно капиллярные силы, вызванные кривизной поверхности слоя жидкости, и поверхностные силы, связанные с дальнодействующпм полем подложки. В состоянии равновесия из условия постоянства давления во всех частях системы получим [c.211]

При изучении равновесия пар — жидкость в системах с ограниченной взаимной растворимостью жидкостей пользуются диаграммам состояния давление — состав (рис. 138, а и 139, а) и температура кипения — состав (рис. 138, б и 139, б). Каждая диаграмма кривыми пара и жидкости делится на ряд областей / — область пара // — область первого жидкого раствора (кривая ВЬА) III — область, второго жидкого раствора (кривая АЬВ) IV — область пара и первого жидкого раствора V — область пара и второго жидкого раствора VI — область двух жидких растворов. [c.397]

Таким образом, смачивание, характеризуемое величиной 0, зависит от соотношения значений о на границах соприкасающихся фаз. Для получения количественной связи рассмотрим состояние равновесия для жидкости, смачивающей вертикальную твердую стенку (рис. V. 6) и химически с ней не взаимодействующую. При бесконечно малом смещении лннии смачивания I вниз на величину АВ = dh затрата работы на увеличение поверхности ТГ составляет Idha, .. В то же время энергия системы уменьшается за счет уменьщения поверхностей ТЖ и ЖГ на величину [c.55]

Если привести в соприкосновение жидкость и пар, то моьду ними будет происходить массо- и теплообмен, конечным результатом которого является состояние динамического равновесия,. характеризующееся равенством температуры фаз и числа молекул каждого компонента, переходящих из одной фазы в другую. В состоянии равновесия система имеет совершенно определенные параметры — температуру, давление и составы фаз. Измеиение любого из этих параметров вызывает отклонение от состояния равновесия. В результате этого возникает движущая сила, вызывающая изменение свойств системы в направлении, соответствующем равновесию при изменившихся условиях ее существования. Это хорошо известно из повседневной практики и проявляется,, в частности, на примере зависимости давления насыщенного Пара от температуры. Изменение температуры жидкости, находящейся в равновесии с паром, например ее нагревание, вызывает нарушение равновесия и появление движущей силы, обусловливающей увеличение числа молекул, переходящих из жидкости в пар, по сравнению с числом молекул, переходящих из пара в жидкость. Это будет продолжаться до тех пор, пока давление Пара не станет равно величине, отвечающей условиям равновесия. [c.53]

Рассмотрим изменения, протекающие в смеси двух жидкостей при изменении над ней упругости пара. Допустим, состояние системы на диаграмме характеризуется точкой М. Эта точка находится в поле жидкости и для нее свойственно дивариантное равновесие. При уменьшении давления состояние системы будет изменяться по прямой Ма . Когда точка М опустится на кривую упругости пара / в точке а , состояние системы, состав которой отвечает точке М, перейдет из дивариантного в моновариантное, так как точка лежит на пограничной кривой и ей отвечает одновременное сосуществование в состоянии равновесия двух фаз жидкости и пара. Двухфазному равновесию в двойной системе при постоянной (фиксированной) температуре согласно правилу фаз отвечает одна степень свободы. При да.льнейшем понижении давления в системе происходит испарение более летучего компонента В. В результате этого жидкость будет обедняться легколетучим компонентом и состав его в жидкой фазе изменится по кривой / в сторону чистого компонента А. Состояние равновесия между жидкостью и паром в двухфазной области характеризуется горизонтальными линиями — соединительными прямыми — Ъ , [c.206]

Наиболее надежные результаты могут быть получены при использовании уравнений Редлиха — Квонга, Бенедикта — Вебба — Рубина или других точных уравнений состояния [уравнение (VI. 85) или (14) из приложения V]. Выражения на основе уравнения Редлиха — Квонга просты и достаточно яадежны при определении 7,- для расчета констант равновесия системы жидкость — пар. Уравнение Бенедикта — Вебба — Рубина более сложно в использовании. Метод Редлиха — Квонга применим к неполярным или слабополярным соединениям и его. точность возрастает с увеличением температуры. Для углеводородных смесей часто используются удобные диаграммы фугитивности, разработанные Эдми- [c.384]

Правило фаз. Под фазой понимают гомогенную часть системы, отделенную от остальных частей системы поверхностями или границами раздела, вблизи которых происходит внезапное изменение физических свойств. Ограниченная система может состоять из одной газообразной фазы (поскольку все газы взаимно смешиваются), но из нескольких жидких фаз (песмешивающиеся жидкости) или из нескольких твердых фаз. Степенями свободы системы называют изменяющиеся в определенных пределах физические факторы (без изменения природы системы) — температура, давление и концентрация, которые определяют состояние равновесия системы. Под компонентами понимают отдельные вещества, которые входят в состав фаз. Так, система лед — вода — пары, рассмотренная выше, содержит один компонент — вещество HgO. [c.148]

Для возможности взаимообмена веществом и энергией между контактирующими жидкой и паровой фазами необходимо наличие так называемой разности фаз между ними, т. е. необходимо, чтобы взаимодействующие фазы не находились в состоянии равновесия, исключающем возможность какого бы то ни было процесса. В результате энергосбмена между контактирующими фазами выравниваются их температуры, а в результате массообмена концентрации фаз приобретают равновесные значения, и процесс взаимодействия фаз прекращается, система приходит в состояние установившегося равновесия. Благодаря имеющей место значительной разности в плотностях жидкости и пара, равновесные фазы легко могут быть разделены, и процесс продолжен дальше, путем нового контактирования этих фаз с другими жидкими и паровыми потоками, неравновесными с ними. Такое повторное, последовательное контактирование движущихся навстречу друг другу потоков, осуществляется в ректификационных колоннах на тарелках, представляющих собой единичные ступени контакта фаз. [c.67]

Нас будет интересовать, как изменяется характер движения в системе при изменении параметров до и Рсо- Построим так называемую бифуркационную диаграмму — кривые 5до, со)=0 на плоскости > до< при различных значениях Усо- Здесь - корень уравнения (2.79) или значение объемной концентрации дисперсной фазы в состоянии равновесия. Для движения твердых частиц в жидкости в режиме Ньютона (и =1,78, /=0, Рд>Рс) подобная диаграмма представлена на рис. 2.2 в интервале значений [0,1]. Значения лежащие за пределами ЭТОГО интервала, лишены физического смысла. Для других систем (жидкость—жидкость, газ-жидкость) и режимов движения частиц качественный характер бифуркационной диаграммы не изменяется. Однако следует иметь в виду, что для твердых частиц диаграмма вьшолняется только для значений <р°, соответствующих состоянию плотной упаковки, т. е. до V 0,6. Для деформируемых частиц предельные значения <р° могут быть порядка 0,9 и даже вьпые. [c.91]

При смешивании и разделении жидкостей в канедой ступени устанавливается в идеальном случае состояние межфазного равновесия, обеспечнваюш,ее достижение наивысшей степени возможного экстрагирования. Такая ступень, в которой достигаются равновесные составы жидкостей, называется теоретической ступенью. Вследствие несовершенства процессов перемешивания и отстаивания, а TaKHie конечного времени контакта фаз состояние равновесия в действительности не достигается, поэтому число ступеней, из которых состоит экстракционная система, всегда несколько больше теоретически рассчитанного числа. Также и количество экстрагированного вещества всегда меньше количества, которое растворилось бы, если бы было достигнуто равновесие. [c.256]

При хорошем хранении потери жидких углеводородов минимальны. Некоторые потери неизбежны, например потери при заполнении и опорон нении резервуаров. Паровая и жидкая фазы в хранилище находятся в состоянии равновесия. При опорожнении хранилища освобождающееся пространство заполняется внешним газом для повышения давления до равновесного. При применении небольшой сферы, плавающей на поверхности продукта, использовании переменного объема хранилища, оборудовании резервуаров системой улавливания паров потери сводятся к минимуму. Было подсчитано, что потери из резервуаров на американских газоперерабатывающих заводах составляют около 3,8 млн. л ежегодно. Примерно столько же углеводородных жидкостей теряется в сыром виде, т. е. до поступления их на переработку или в хранилища. Приблизительно потери П ъ %) при хранении в зависимости от объема хранящихся углеводородов можно оценить с помощью следующего соотношения [c.80]

Основное отличие жидкостей данной категории заключается в явлении "мгновенного испарения", которое возникает тогда, когда в системе, включающей жидкость, находящуюся в равновесии со своими парами, понижается давление. Через некоторое время устанавливается новое состояние равновесия, причем температура кипения жидкости будет ниже. Особо выде шм случай выброса жидкости из герметичной системы в окружающую среду. 1 ак, при разрушении резервуара с пропаном начальные и конечные условия могут выглядеть следующим образом [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология