Основы термодинамики процесса разделения

Как известно, любые процессы разделения не могут протекать самопроизвольно и должны, в соответствии со вторым началом термодинамики, сопровождаться затратой работы извне. В идеальных процессах величина этих затрат определяется только состояниями исходной смеси и продуктов разделения, в реальных процессах непременно возникают дополнительные затраты работы, связанные с необратимостью физико-химиче ских превращений и зависящие от способа их реализации, т. е от ряда внутренних характеристик процесса. В настоящем раз деле приведены соотношения для расчета энергетических за трат в эталонном процессе на основе понятий минимальной ра боты и эксергии экстракции компонента или фракции из смеси газов. [c.229]

В первой части своего двухтомного труда [53] Термодинамические основы ректификации и экстракции Шуберт обсуждает принципы термодинамики многофазных систем, а также вопросы классификации и разделения бинарных смесей. Вторая часть посвящена тройным системам, экстракционному разделению двух компонентов с помощью одного или нескольких растворителей, специальным методам селективной ректификации, а также проблемам ректификации и экстракции многокомпонентных смесей. Приведенные в этой книге частные теоретические положения, справедливые для процессов ректификации, логически следуют из строгих термодинамических принципов. [c.17]

На основе выводов из законов термодинамики следует, что потери тепла обусловлены при ректификации, во-первых, неэффективностью теплового объединения источников и стоков энергии (например, использования тепла верхнего продукта для подогрева питания или куба колонны), во-вторых, неэффективностью обмена энергией и работой с окружающей средой. Путем снижения количества внешней флегмы и увеличения числа ступеней (высоты колонны), использования вторичной флегмы (перераспределения потоков по высоте колонны) можно существенно уменьшить степень необратимости процесса за счет смешения неравновесных потоков и уменьшить работу, необходимую для разделения смеси на чистые компоненты. [c.484]

Для получения оптимального сигнала необходимо управлять реакцией или процессом, т. е. влиять на их направление, глубину протекания и скорость. Для этого нужно знать и уметь использовать законы термодинамики и кинетики. Термодинамика указывает на принципиальную возможность процесса, рассматривает только начальные и конечные состояния системы, не учитывая путь, который проходит процесс или реакция, а также их скорость. Кинетика, напротив, рассматривает механизм процесса, последовательность его стадий и их скорости,, структуру и свойства промежуточных соединений. При разработке методов анализа (разделения, обнаружения, определения веществ) аналитик должен иметь в виду оба аспекта — термодинамический и кинетический. Пользуясь законами термодинамики, можно выбирать условия для протекания реакции в нужном направлении и на нужную глубину. Знание кинетики помогает, если это нужно, ускорить или, наоборот, замедлить реакцию. Можно использовать различия в скоростях реакций дпя разработки методов определения веществ при совместном присутствии. Измерение скоростей реакций лежит в основе кинетических методов анализа. [c.79]

Удельную поверхность адсорбентов на основе хроматографических измерений определяли Нельсон и Эггертсен, а также Рогинский, Киселев и др. Метод определения коэффициентов активности разбавленных растворов в процессе растворения газа или пара в жидкости предложили Кейлеманс и Квантес. Этот метод сыграл и продолжает играть важную роль в термодинамике разбавленных растворов и ее практическом приложении, например в технологии разделения экстрактивной дистилляцией. Метод получил дальнейшее развитие в работах Мартайра, Короля, Вяхирева, Решетниковой, Царфина и др. [c.250]

Вскоре после опубликования в 1877 г. результатов измерений осмотического давления Вант-Гофф использовал их в качестве основы при разработке теории растворов. Развитие термодинамики (в большой мере благодаря работам Гиббса) в течение этого же периода времени обеспечило прочные теоретические основы для изучения осмоса в растворах и связанных с ним явлений. Было показано, что так называемые коллигативные свойства представляют собой проявления по существу одного и того же свойства растворов и что, таким образом, одинаковую термодинамическую информацию можно получить на основе любого из свойств. Так как осмотическое давление поддается исследованию труднее, чем другие свойства, после 19 20 г. было выполнено очень небольшое число измерений осмотического давления. Новый интерес появился благодаря его применению в качестве метода исследования растворов полимеров и использованию обратного осмоса в процессах разделения. [c.116]

Рассматриваются основные вопросы аналитической химии — протолитические и редоксиравновесия, равновесия комплексообразования, равновесия между твердой и жидкой фазами. Излагаются основы химической термодинамики и кинетики. Разбираются химические, электрохимические и фотометрические методы определения веществ, точность определений в количественном анализе, маскирование и методы разделения Во 2-е издание (1-е— 1980 г.) включены электродные равновесия и процессы и фотометрия. [c.2]

В заключение отметим, что рассмотренные положения термодинамики равновесия жидкость — пар образуют основу теории, которая приводит в настоящее время к многочисленным приложениям, описанным в литературе. В дальнейшем изложении внимание будет уделено менее известным вопросам, связывающим азеотропные свойства многокомпонентных систем, структурные закономерности диаграмм фазового равновесия и процессы разделения веществ. [c.22]

Выход из тупика подсказывает изучение тех дале.ко не простых процессов, которые происходят при путешествии вещества внутри хроматографической колонки. Эти процессы, как и все на свете, подчиняются железным законам термодинамики. Поскольку в колонке можно поддерживать строго стандартные условия, из так называемых индексов удержания — величин, характеризующих поведение в колонке данного вещества по сравнению с другим, стандартным, можно вывести и термодинамические функции, описывающие процесс разделения. А уж на их основе удается вычислить и температуру кипения каждого вещества, и даже число атомов углерода в его молекуле. Расчеты эти для сложных смесей весьма громоздки, и без ЭВМ их проделать трудно. [c.82]

Соотношения (III.12), (III.43), (III.45), (III.49), (III.52) н (III.67) создают основу для проведения термодинамического исследования процессов поверхностного разделения, сопровождающихся химической реакцией. Важной особенностью установленных соотношений является то, что по форме они совершенно аналогичны соответствующим уравнениям термодинамики процессов поверхностного разделения нереагирующих веществ. Это обстоятельство позволяет перенести рассмотренные ранее методы на случай, когда между веществами системы имеется химическое взаимодействие. По существу можно говорить также о переносе многих результатов, поскольку поведение линий поверхностного разделения в пространстве переменных аь аг,. ... ап-2 л-компонентной системы с реакцией качественно будет таким же, как и поведение линий поверхностного разделения в концентрационной диаграмме п—1)-компонентной системы без реакции. Пример подобного соответствия результатов обсуждался, в частности, в разделе П1.2. Сформулированный вывод понятен, так как, когда функции (аь 2. осп-г) дифференцируемы, для систем с реакцией можно повторить те же рассуждения, что и для систем без реакций. [c.70]

В ТО Время как коэффициент разделения получают на основе равновесной термодинамики, число теоретических тарелок определяют на основе статистической трактовки процесса, которая учитывает как положение пика, так и его ширину. Если на а влияют главным образом физико-химические характеристики [c.24]

В каждом процессе обессоливания существует нижний предел расхода энергии. Этот предел зависит от исходного раствора. Необходимость затраты некоторого количества энергии для осуществления процесса обессоливания вытекает из универсальной стойкости любой смеси к разделению на две части с различной концентрацией солей. В процессе электродиализа это явление выражается потенциалами мембраны, которые противодействуют приложенному внешнему напряжению для осуществления процесса обессоливания. Общее объяснение этого явления основано на втором законе термодинамики. На основе представления о свободной энергии, вытекающего из этого закона, можно составить уравнения для определения минимальной энергии, необходимой для обессоливания. [c.146]

В 30-х годах. интересы лаборатории имической термодинамики переместились в область гетерогенных равновесий конденсированных фаз (в основном твердых) с газами. Эти исследования имели своей целью дать термодинамические основы для расчета пироме-таллуртических процессов. Одна серия работ [13] в области пирометаллургии относилась к измерению давлений пара индивидуальных, жидких металлических хлоридов, и их бинарных смесей (проблема разделения цветных и редких металлов путем хлорирующего обжига полиметаллических руд и дробной перегонки продуктов хлорирования). [c.5]

Степень обратимости работы разделения в процессах разделения или мера приближения этой работы к минимуму, требуемому термодинамикой для осуществления разделения, является удобной величиной для классификации этих процессов. Другой основой классификации является легкость соединения ступеней. В табл. 1 приведена классйфикация основных процессов разделения по этим основным показателям. [c.18]

Задачи практики требуют сведений о возможности протекания химических реакций, о полноте их завершения, т. е. о выходе продуктов. Такие задачи связаны с предсказанием направления процессов, и они не могут быть решены на основе первого закона термодинамики. Простейший пример смесь газов — неон и аргон — находится в одном сосуде и представляет собой изолированную систему. Возможно ли самопроизвольное разделение этих газов Так как внутренняя энергия системы в целом не изменяется, то этот процесс не противоречил бы первому закону термодинамики. Подобным же образом этот закон не позволяет предсказать направление реакции СаСОз (т)=СаО (т)4-С02 (г) при тех или иных параметрах состояния (например, р и 7). Он ограничивается лишь утверждением, что слева направо реакция [c.18]

В предыдущих разделах была сделана попытка сформулировать существенные различия принципов, лежащих в основе различных мембранных процессов, и то, как они реализуются в разных макроскопических моделях. Предельными случаями при этом являются процессы, в которых используются пористые (ультрафильтрация и микрофильтрация) и непористые мембраны (газоразделение и первапорация). Существующие модели можно классифицировать по тому, используется ли в них феноменологический подход или термодинамика необратимых процессов, с одной стороны, или подход, основаный на модели пор и механизме растворения и диффузии, с другой стороны. Во всех феноменологических моделях реализуется принцип черного ящика , т. е. они не дают информации о том, как в действительности протекает процесс разделения. В механистических моделях пытаются связать параметры процессов разделения со структурными параметрами мембран и описать на этой основе поведение смесей. Этот тип моделей уже дает определенную информацию о реальном процессе разделения и о факторах, которые на него влияют. [c.259]

Будучи наукой феноменологической, термодинамика ифает в Ф. х. двоякую роль. Она позволяет, с одной стороны, на основе общих принципов разделить все мыслимые процессы в хим. системах на возможные и невозможные и дает ясные критерии такого разделения. С другой стороны, термодинамика позволяет получать соотношения, в к-рые входят измеряемые на опыте величины, и с помощью этих соотношений рассчитывать важные характеристики исследуемых систем, а также предсказывать, какие из соед. будут наиб, перспективными для решения конкретных прикладных задач в тех или иных условиях. Важное направление хим. термодинамики -количеств, расчеты равновесного состава сложных многокомпонентных систем (напр., высокотемпературных сверхпроводников), расчеты диаграмм фазового равновесия, многопараметрич. оценка перспективных топлив и др. энергоносителей и т. п. [c.93]

Как было показано в 1 данной главы, пространственное разделение зарядов в двойном электрическом слое является причиной возникновения электрокинетических явлений. Находясь в двух контактирующих фазах, потенциалопределяющие ионы и противоионы могут сдвигаться относительно друг друга при взаимном смещении фаз, обусловливая возникновение электрического тока, или, наоборот, вызывать взаимное смещение фаз прн наложении внешнего электрического поля. В основе электрокинетических явлений лежит, таким образом, совокупность связанных между собой электрических и гидродинамических (механических) процессов. Поэтому электрокинетические явления могут служить характерным примерам и важныг4 объектом приложения основного соотношения термодинамики необратимых процессов соотношения взаимности Онзагера, которое выступает при этом как методическая основа для рассмотрения всей совокупности разнообразных электрокинетических явлений. [c.187]

Расчет адсорбционного поглощения и разделения смеси веществ требует знания закономерностей переноса массы в многокомпонентных жидких смесях. Процессы nefteHO a в смесях обладают рядом принципиальных особенностей в сравнении с переносом в бинарных растворах. Теоретической базой исследования переноса массы в смесях является термодинамика. необр атимых процессов, в основу которой положен линейный закон Онзагера, утверждающий, что между потоками и силами, вызывающими потоки, имеет местО/ линейная зависимость, отражающая Д ействв как основных, так и перекрестных эффектов. Перекреетиые эффекты имеют место и при диффузии многокомпонентной смеси веществ. В этом случае на потоки массы отдельных компонентов смеси влияют не только их собственные градиенты концентраций, но и конц ентрации других компонентов. Так, например, плотности молекулярных диффузионных потоков У, необходимо задавать в виде [c.136]

Как можно заметить, системы фейзонного типа являются результатом необратимости протекающих процессов фазового разделения. Вследствие этого образуюгся неравновесные структуры. Описание такого типа явлений выполняется на основе закономерностей термодинамики необратимых процессов. При этом результаты, полученные для равновесных условий, могут быть экстраполированы только на условия, близкие к равновесным. В случае фазового разделения последнее соответствует области метастабильных состояний в непосредствен- [c.188]