Равновесие между жидким раствором и паром

Растворы газов в жидкостях можно рассматривать как системы, в которых устанавливается равновесие между жидкой фазой, содержащей растворитель и растворенный газ, и газовой фазой, содержащей данный газ и пары растворителя. Если растворитель относительно мало летуч, то равновесие можно представить пак равновесие между раствором и практически чистым растворяемым газом. [c.381]

Для определения зависимостей между термодинамическими параметрами необходимо воспользоваться общими условиями фазового равновесия в многокомпонентных системах (13.4). Сначала рассмотрим весьма распространенный случай фазового равновесия двухкомпонентного жидкого раствора, когда другая фаза представляет собой газ (или пар). [c.236]

РАВНОВЕСИЕ МЕЖДУ ЖИДКИМ РАСТВОРОМ И ПАРОМ [c.205]

При рассмотрении равновесия между жидким раствором и паром над этим раствором необходимо установить, во-первых, связь между составом раствора и составом пара, и во-вторых, зависимость между равновесными температурой и давлением и составом раствора. [c.205]

Если изомеризация алкена проводится в жидкой фазе, рассмотренный метод расчета должен быть дополнен анализом равновесия между жидкой и газовой фазами. Простым приемом, позволяющим перейти от равновесия в газовой фазе к равновесию в жидкой фазе, является следующий. Предположим, что изомеризация в газовой фазе доведена до равновесия. Тогда находящаяся в равновесии с этой фазой жидкость также, очевидно, будет термодинамически равновесной. Поскольку давление пара компонента над идеальным раствором связано с составом раствора законом Рауля, получаем такую зависимость равновесного парциального давления /-компонента Я, и его равновесной мольной доли в жидкой фазе уу. [c.14]

К Понижение давления пара растворов. Закон Рауля. Над любой жидкостью (растворителем или раствором) устанавливается определенное давление пара, насыщающего пространство. Это давление характеризует состояние равновесия между жидкой фазой и находящимися над нею молекулами растворителя. Круг рассматриваемых растворов ограничим растворами нелетучих веществ, т. е. такими, над которыми давление пара обусловлено определенной концентрацией молекул растворителя, а концентрация молекул растворенного вещества практически равна нулю или имеет ничтожно малую величину, которой можно пренебречь. [c.193]

Метод статического уравновешивания фаз. По этому методу для установления термодинамического равновесия между фазами раствор и находящийся над ним пар выдерживают при заданной температуре в течение некоторого времени. Затем из паровой и жидкой фаз отбирают пробы на анализ. По результатам анализа с помощью уравнения (П.4) или (П.5) определяется коэффициент разделения. [c.46]

На рис. 5,4,а в качестве примера изображен схематически процесс ректификации на третьей (сверху) тарелке четырех-тарельчатой ректификационной колонны Жидкий раствор поступает на третью тарелку сверху со второй тарелки в состоянии Ж" с температурой т и концентрацией "ж. Пар поступает на третью тарелку снизу с четвертой тарелки в состоянии П"" с температурой /""п и концентрацией ""п. В результате тепломассообмена между жидкостью и паром на тарелке устанавливается равновесное состояние при некоторой средней температуре <" ср. При зтом равновесии состояние пара определяется точкой ГГ" с концентрацией а состояние жидкости — точкой Ж" с концентрацией Таким образом, в результате контакта между жидким раствором и паром на третьей тарелке концентрация пара повысилась на Д5 "п = 5" п—Е""п, а концентрация жидкости снизилась на = [c.116]

Рассмотренные выше закономерности, относящиеся к растворимости твердых веществ в жидкости и понижению точки затвердевания растворов, имеют место в том случае, когда из раствора выделяются чистые твердые компоненты. Между тем нередко при охлаждении раствора выделяются твердые растворы—однородные кристаллические фазы переменного состава, состоящие из двух или нескольких компонентов. В этом случае давление пара компонента над твердым раствором (кривая Ьс на рис. VII, 5) меньше, чем над чистой твердой фазой (кривая ВС), и равновесие жидкого и твердого раствора осуществляется не при температуре Т , которой отвечает точка С, а при более высокой температуре Т , определяемой точкой с пересечения кривой D (давление пара над жидким раствором) с кривой Ьс. При этом температура может быть ниже Го—температуры затвердевания чистого растворителя (рис. VII, 5а) или выше ее (рис. VII, 56). [c.237]

Данные о равновесии между жидкостью и паром являются-основой для решения многих научно-технических вопросов, связанных с применением растворов. Эти данные необходимы, в частности, для расчета технологических процессов и проектирования установок для разделения жидких смесей методами дистилляции и ректификации. [c.3]

Экспериментальное исследование равновесия между жидкой и паровой фазами заключается в установлении между ними равновесия, последующем отборе проб каждой фазы и их анализе. Для получения правильных результатов имеет значение техника выполнения каждой из этих операций. Большое значение имеет также степень чистоты применяемых веществ. Основные методы, употребляемые для исследования равновесия, делятся на следующие три группы 1) метод однократного испарения, 2) циркуляционный, 3) динамический. Метод однократного испарения заключается в отгонке пробы пара из такого количества жидкости, чтобы ее состав при этом не изменялся. Циркуляционный метод заключается в отгонке нара, его конденсации и возвращении конденсата паровой фазы в прибор, пока составы жидкости в приборе и конденсата паровой фазы не будут отвечать условиям равновесия. Динамический метод заключается в насыщении инертного газа, пропускаемого над раствором, парами исследуемых веществ и последующем анализе полученного таким образом равновесного пара. [c.7]

При решении задачи расчета состава пара и температуры кипения расслаивающегося раствора заданного брутто-состава при заданном давлении необходим итерационный расчет температуры. Равновесие жидкость—жидкость заметно зависит от температуры, поэтому на каждом итерационном шаге по параметру Т приходится уточнять и расчетные характеристики равновесных жидких фаз. Схема вычислений в целом соответствует описанной ранее схеме для случая двухфазного парожидкостного равновесия. Только при каждом текущем значении Т решается задача расчета не равновесия жидкость—пар, а равновесия жидкость— жидкость—пар — так, как это описано в предыдущем абзаце. Поскольку расчет равновесия между жидкими фазами связан с большим объемом вычислений, в точке начального приближения Т и после первого шага по Т равновесие жидкость—жидкость можно находить с меньшей точностью, чем на последнем итерационном шаге. Решение достигнуто, когда выполняется (VI 1.45) и последующий шаг по Т настолько мал, что не приводит к заметному уточнению равновесия между жидкими фазами. [c.174]

Основная проблема при расчете равновесия расслаивающегося раствора с паром состоит в расчете равновесия между жидкими фазами. [c.175]

Еще одним общим для всех растворов свойством является понижение давления насыщенного пара компонентов по сравнению с соответствующими характеристиками чистых веществ. Давление насыщенного пара определяет при данной температуре равновесие между жидким и газообразным состоянием вещества. Это равновесие устанавливается на границе раздела фаз. Концентрадия молекул растворителя в поверхностном слое любого раствора меньше, чем в поверхностном слое чистого растворителя, и равновесие может быть достигнуто при меньшем давлении насыщенного пара. Как ни парадоксально, но именно это свойство растворов представляет теоретическую основу для посыпания зимой обледенелых тротуаров солью. [c.104]

Существующие методы технологического расчета процесса ингибирования [63] основаны на предположении о существовании термодинамического равновесия между жидкой (ингибитор) и газовой (природный газ) фазами. Применение этого метода позволяет определить равновесные значения концентрации паров воды и ингибитора в газе при заданных значениях давления, температуры, массовой концентрации ингибитора в растворе, состава газа и удельного расхода ингибитора, необходимого для заданного снижения температуры образования гидратов [c.535]

Осмотическое давление термодинамически легко сопоставить с другими коллигативными свойствами. Все свойства связываются с изменением условий, необходимым для поддержания равновесия между жидкой фазой и некоторой другой фазой (состоящей из чистого растворителя), если активность растворителя в жидкой фазе снижается при добавлении растворенного вещества. В интерпретации осмотических явлений вторая фаза также представляет собой жидкость и равновесие сохраняется путем изменения давления на раствор. Если вторая фаза - пар или твердое тело, равновесие обычно сохраняется путем изменения температуры обеих фаз, и анализ этого случая сводится к интерпретации повышения точки кипения или снижения товки замерзания. [c.118]

Коэффициент распределения равен отношению равновесных концентраций фенолов в паре и воде. Данные [3] по равновесию между жидкой и паровой фазами для водных растворов фенола приведены в табл. У-1. [c.150]

Воспользуемся той же сильно упрощенной схемой процесса испарения, описанной в 62. Растворяя небольшое количество какого-нибудь вещества в данном растворителе, мы, естественно, понижаем концентрацию молекул последнего в единице объема (рис. 98) и уменьшаем этим число молекул, вылетающих в единицу времени из жидкой фазы в парообразную. В результате равновесие между жидкостью и паром установится при меньшей концентрации пара, т. е. при меньшем его давлении. Следовательно, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем. При этом понижение давления пара будет тем большим, чем больше концентрация растворенного вещества в растворе. [c.293]

Дистилляция с водяным паром является широко распространенным методом отгонки летучих компонентов из растворов термически нестойких веществ. В таких процессах водяной пар играет роль носителя, понижающего парциальное давление паров отгоняемых веществ. Этот метод обычно применяется для отгонки веществ, мало растворимых в воде, например жирных кислот, спиртов, эфиров, анилина и др. При отгонке вещества, не растворимого в воде, относительный расход насыщенного водяного пара при условии достижения равновесия между жидкой и паровой фазами определяется выражением [c.254]

Над растворами фосфорной кислоты любой концентрации существует небольшое, но все же измеримое парциальное давление водяного пара, равновесное с жидкостью. Если вместе с сырьем, поступающим в реактор, не вводить некоторого количества воды, то катализаторы будут постепенно дегидратироваться. На рис. 1 показана зависимость давления насыщенного пара 12] от концентрации кислоты и температуры. При обычной температуре полимеризации (около 204 °С) давление паров воды над фосфорнокислым катализатором может изменяться примерно от 5 до 500 мм рт. ст. Вследствие большой скорости гидролиза конденсированных кислот при температуре полимеризации должно быстро устанавливаться равновесие между жидкой кислотой и парами воды. При температуре ниже 232 °С водяной пар, равновесный с фосфорной кислотой, не содержит сколько-нибудь значительных количеств фосфорных соединений. [c.231]

Жидкая фаза может находиться при сверхкритических условиях, когда нет отличия между жидкой и газообразной фазами. На фазовой диаграмме или диаграмме состояний температура — давление (рис. 2.4) линия АБ характеризует равновесие между твердой и паровой фазами линия сублимации), линия 8К (линия испарения) соответствует состояниям равновесия между жидкой Ж и паровой фазами, линия ЗВ линия плавления) определяет равновесие между твердым веществом и раствором (расплавом). Кривая равновесия жидкости и газа заканчивается в критической точке (точка К на рис. 2.4) например, для водяного пара критическое давление составляет 217,96 МПа, а критическая температура 372 °С. При этих условиях плотность пара становится равной плотности жидко- [c.41]

Повторяя ход рассуждений аналогично приведенному выще для" любой другой тем-" пературы в интервале между Та и Тв, можно для каждой из них получить соответствующую пару сопряженных точек. Соединяя общими кривыми все и 5 и замыкая их в точках Та и Тв, получим простейший вариант фазовой диаграммы, характеризующей равновесие только двух фаз (рис. 49). В случае если равновесными фазами являются жидкая и твердая фазы, то данная диаграмма состояния характеризует равновесие системы, в которой образуются непрерывные ряды твердых и жидких растворов. Аналогичная картина характерна и для системы жидкость — пар. [c.275]

Наиболее полно методы описания неидеальности растворов, разработаны применительно к описанию равновесия между жидкостью и паром [161—164], что необходимо для расчета процесса ректификации. Причем большинство моделей относится к случаю, когда жидкая фаза представляет собой смесь неэлектролитов. В последнее десятилетие модели неидеальности жидкой ф азы, разработанные первоначально для описания паро-жидкостного равновесия, все чаще применяются при описании равновесия между двумя жидкими фазами в процессе экстракции [1 65, 166]. Многие исследователи отмечают дополнительные трудности, возникающие при описании равновесия между двумя жидкими фазами по сравнению с паро-жидкост-ным равновесием. Параметры равновесия жидкость—жидкость значительно более чувствительны к малым изменениям коэффициентов активности, чем в равиовесии пар—жидкость, где коэффициенты активности играют вторые роли по сравнению с давлениями паров чистых компонентов. [c.137]

Способность ограниченно смешивающихся жидкостей образовывать гетероазеотропы используется для разделения азеотропных смесей в системах с неограниченной взаимной растворимостью компонентов. Так, азеотропная-смесь в системе пиридин — вода, содержащая 57% пиридина и кипящая при 365 К, методом перегонки не может быть разделена на чистые компоненты. Однако если к такой азеотропной смеси добавить бензол, который образует с водой гетероазеотроп, кипящий при более низкой температуре (342 К), то при перегонке водных растворов пиридина в присутствии бензола можно получить чистый пиридин, а вода вместе с бензолом в виде гетероазе-отропа перейдет в дистиллят. Диаграмма на рис. 139 отвечает системе, в которой гетероазеотроп не образуется. В такой системе во всем интервале концентраций пар богаче жидкости компонентом Б, имеющим более низкую температуру кипения при заданном давлении. Такие системы характеризуются тем, что состав пара (точка О), равновесного с жидкими растворами (точки С и D), не является промежуточным между составами жидких растворов. Кроме того, температура равновесной трехфазной системы не будет самой низкой температурой, при которой существует равновесие пар—жидкость. Систему с ограниченной взаимной растворимостью компонентов второго типа перегонкой можно разделить на два чистых компонента. Примерами систем данного типа могут служить системы вода — фенол, гексан — анилин, вода — никотин, бензол — ацетамид, метанол — тетраэтил-силан и др. [c.398]

Фракционированная экстракция основывается на том же самом принципе противоточно-перекрестного движения молекул целевого компонента между двумя фазами, что и фракционированная дистилляция. Между этими процессами можно провести далеко идущую аналогию [33]. В обоих процессах мы имеем дело с двумя фазами при дистилляции—с жидкой и парообразной, при экстракции—с двумя жидкими фазами, которые образуют не смешивающиеся друг с другом растворители. Обе фазы совершают замкнутые циклы. В состоянии равновесия компоненты исходного раствора присутствуют в обеих фазах в разных концентрациях. При дистилляции это происходит вследствие различных давлений пара компонентов, при экстракции—вследствие неодинаковой растворимости. Фазы направляются противотоком и во время движения относительно друг друга приводятся в соприкосновение либо ступенчато, либо непрерывно. Во время контакта фаз происходит—в поперечном направлении к основному движению—обмен компонентами, доходящий в соответствующих условиях до состояния равновесия или приближающийся к нему. Применяя соответствующее число ступеней или длину пути, можно добиться любой глубины обмена, а вместе с ним и разделения компонентов исходного раствора. [c.189]

Б. Равновесия пар — жидкий раствор в системах с ограниченной взаимной растворимостью жидкостей. Если система образована из двух летучих ограниченно смешивающихся жидкостей, то при испарении такой двухфазной системы пар будет содержать оба компонента и находиться в равновесии с каждой из жидких фаз. Согласно правилу сосуществования фаз в гетерогенной системе две фазы, находящиеся порознь в равновесии с третьей фазой, равновесны между собой. Следовательно, оба раствора равновесны не только с паром, но и между собой. При этом химический потенциал каждого из компонентов во всех равновесных фазах одинаков, т. е. [c.395]

Выше кривой 1 находится область условий (давлений и составов), при которых существует жидкий раствор, ниже кривой 2 — область условий, при которых существует только пар. Между кривыми 1 и 2 находится область сосуществования жидкости и равновесного с ней пара. Изобары, проведенные между линиями жидкости и пара, называются нодами. Концы нод с VI й, с и д. дают составы жидкой и паровой фаз, находящихся в равновесии. [c.115]

На рис. 3.11 АО — линия равновесия между твердым растворителем и его паром, ОС — линия равновесия между чистым жидким растворителем (например, водой) и его паром О — тройная точка Го — температура замерзания чистого растворителя ОР — зависимость давления насыщенного пара над раствором нелетучего вещества от температуры. Она пересекает кривую АО в точке О, в которой раствор находится в равновесии с чистым твердым растворителем, и поэтому давление пара над раствором равно давлению пара над твердым растворителем при соответствующей температуре Т. [c.135]

Для иллюстрации применимости уравнения (206) для проверки данных о равновесии между жидкостью и паром в тройных системах, жидкая фаза которых является насыщенным раствором нелетучего вещества, по литературным данным о равновесии при атмосферном давлении были рассчитаны и сопоставлены коэффициенты активности летучих компонентов в системах этиловый спирт—вода—хлористый натрий и этиловый спирт—вода—хлористая ртуть [73]. Проверка заключается в сопоставлении коэффициентов активности воды уг, найденных по опытным данным, с величинал и, рассчитанными по уравнению [c.167]

Между фазами гетерогенной системы может устанавливаться равновесие, которое называется фазовым равновесием. Примером фазового равновесия является состояние системы вода — насыщенный пар. При постоянной температуре давление насыщенного пара над жидкостью также будет постоянным, так как при равновесии скорость испарения равна скоч рости конденсации. В насыщенном растворе соли в равновесии находятся жидкий раствор и кристалч [c.51]

При исследовании равновесия между жидкостью и паром Б трехкомпонентных системах обычно стараются закономерно изменять состав жидкой фазы, так как это облегчает обработку и использование опытных данных. Чаще всего состав раствора изменяют таким образом, чтобы концентрация одного из компонентов оставалась постоянной (по сечению Жд= onst) или чтобы поддерживалось постоянным отношение концентраций двух компонентов (по секущей а з/а 2=соп81). Эти способы изменения состава показаны на рис. 34. Для систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов особый интерес представляет изменение состава раствора по кривой растворимости. [c.95]

Чтобы лучше уяснить качественные закономерности, определяющие условия равновесия между жидкостью и паром, рассмотрим зависимость парциальных давлений компонентов и общего давления пара в бинарной системе от состава раствора при Т = onst (рис. 35). Для идеальной системы, в соответствии с законом Рауля (см. стр. 50), зависимость парциальных давлений паров компонентов от их концентрации в жидкой фазе изображается на диаграмме прямыми линиями, соединяющими точки на оси х, соответствующие чистым компонентам, с точками на осях ординат, отвечающим давлениям паров компонентов в чистом виде. Поэтому зависимость общего давления паров над жидкими смесями от состава раствора изображается прямой линией, соединяющей точки и Р. [c.136]

Однако в соответствии с имеющимися в литературе сведениями, есть основание считать, что указанное выше положение справедливо лишь при таких соотношениях количеств жидких фаз, которые обеспечивают возможность развития достаточной меж-фазной поверхности. Если количество одной из жидких фаз мало по сравнению с количеством другой жидкой фазы, то эффективность тарелки может понижаться. В этом отношении представляют интерес данные работы [344] по исследованию кинетики отгонки бутилацетата из разбавленных водных растворов при бар-ботаже через них водяного пара. При наличии двух жидких фаз в системе бутилацетат — вода образуется гетероазеотроп, содержащий 73 вес.% бутилацетата. Растворимость последнего в воде при температуре кипения равна 0,67 вес.%. Следовательно, при достижении равновесия между жидкими и паровой фазами при валовой концентрации бутилацетата в жидкости более 0,67вес.% пар во всех случаях должен был бы содержать 73 вес.% [c.313]

Таким образом, по всей высоте ректификационной колонны постоянно происходит процесс контрдиффузии низкокипящих (более летучих) компонентов из жидкости в пар, а высококипя-щих (менее летучих) —из пара в жидкость. Поскольку для полного равновесия между составами жидкости и пара необходимо длительное время и большая поверхность соприкосновения фаз, в промышленной установке всегда будет иметь место некоторая (иногда весьма значительная) неравновесность составов жидкости и пара. А поскольку раствор, состоящий из жидкого кислорода аргона и азота, не является идеальным, данные по равновесию между жидкостью и паром в системах, состоящих из этих комшэнентов, определяются на основе экспериментальных исследований с учетом положений термодинамической теории растворов [28, 38]. Парциальные давления компонентов идеального раствора I и к могут быть определены по закону Рауля [c.10]

На рис. 67, б показана кривая, характеризующая изменение равновесного состава пара в зависимости от температуры при постоянном давлении. Каждому составу пара соответствует свое значение температуры конденсации. Если же задана температура, то ей соответствует определенный равновесный состав паровой фазы, выражаемый соотношением ri rl =1. При равновесии жидкого раствора с его паром давление одинаково для паровой и жидкой фаз, поэтому кривые кипения и конденсации можно объединить на одном графике (рис. 68). Такой график является фазовой диаграммой, характеризующей температурные и концентрационные условия равновесия между жидкой и парообразной фазами двукомпонентной смеси при постоянном общем давлении. [c.210]

Для пояснения структуры дальнейшего изложения целесообразно остановиться на ряде вводных замечаний. В термодинамике гетерогенных систем /1-3/ показано, что при исследовании равновесия между несколькими жидкими фазами и паром удобно использовать представление о гетерогенном комплексе жидких фаз, рассматривая его формально как одну фазу. При таком подходе удается получить уравнения равновесия комплекс жидких фаз - пар, которые аналогичны по форме уравнениям равновесия между пэром и гомогенным раствором. Указанная аналогия приводит к полезным результатам, однако не позволяет свести целиком термодинамику систем с расслаиванием к соответству-щим положениям термодинамики двухфазного равновесия. Одна из причин состоит в том, что фаза - гетерогенный комплекс жидких фаз не удовлетворяет в полной мере условиям устойчивости, характерным для гомогенной фазы. Кроме того, расслаивание жидких фаз само по себе связано с определенным характером взаимодействия компонентов, что дополнительно отражается на гетероазеотропных свойствах системы. Можно также отметить, что случай тройных гетероазеотропных систем в некотором отношении занимает особое место и в полной мере особенности исследования систем с расслаиванием проявляются начиная с четырехкомпонентных систем, рассмотрение которых приофетает самостоятельный интерес. Изложенные соображения формулируют по существу круг вопросов для дальнейшего обсуждения с целью исследования локальных и нелокальных закономерностей диаграмм равновесия между жидкостью и паром в системах с расслаиванием. [c.43]

Расположение точки А на диаграмме равновесия между составом Л в второго жидкого слоя В и составом Уе пара Е, равновесного двухслойной жидкости, показывает, что для неэвтектического типа растворов жидкость состава л л, представленная фигуративной точкой А, должна в процессе испарения постепенно поглощаться, выделяя из своей массы пар состава уе и жидкую фазу состава хв. Имея в виду постоянство в ходе перегонки составов Ха и л в обоих жидких слоев, невозможно иначе представить процесс выделения из жидких фаз пара, более богатого компонентом а, чем оба перегоняющихся слоя. [c.53]

Многие химические реакции не протекают до конца, другими словами, смесь реагентов не полностью превращае-гся в продукты. По прошествии некоторого времени изменение концентраций реагентов прекрашается. Реакционная система в таком состоянии представляет собой смесь реагентов и продуктов реакции. Химическая система в таких условиях находится в состоянии так называемого химического равновесия. Мы уже встречались с примерами простейших равновесий. Так, в замкнутом сосуде устанавливается равновесие между парами вещества над поверхностью его жидкой фазы и самой жидкостью. Скорость перехода молекул жидкости в газовую ф 1зу становится равной скорости перехода в жидкую фазу газовых молекул, ударяющихся о поверхность жидкости. Другим примером является равновесие между твердым хлоридом натрия и его ионами, растворенными в воде (разд. 12.2, ч. 1). В этом примере скорость, с которой ионы кристалла покидают его поверхность, переходя в раствор, равна скорости перехода ионов из раствора в кристаллическое вещество. Приведенные примеры показывают, что равновесие не является статическим состоянием, которое характеризуется отсутствием всяческих изменений. Наоборот, оно имеет динамический характер, т.е. представляет собой совокупность противоположно направленшэгх процессов, протекающих с одинаковой скоростью. Данная глава посвящена рассмотрению химического равновесия и изучению законов, на которых основано его описание. Чтобы продемонстрировать, какую роль играют в химии представления о равновесии, и сделать их более понятными, мы начнем с обсуждения одной из промышленно важных реакций-процесса Габера, применяемого для синтеза аммиака. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология