Конденсированные фазы, условие равновесия

Выражение для константы равновесия, относящееся к определенным условиям проведения реакции, дает сведения об отношении концентраций продуктов к концентрациям реагентов в состоянии, когда прямая и обратная реакции взаимо скомпенсированы. На константу равновесия не влияют изменения концентраций реагентов и продуктов. Однако если имеется возможность непрерывно выводить продукты из реакционной смеси, то тем самым реагирующая система может постоянно удерживаться в неравновесном, несбалансированном состоянии. В этих условиях возникает необходимость во все новых количествах реагентов и происходит непрерывное образование все новых количеств продуктов. Такой способ проведения реакции осуществим, если один из продуктов реакции может выделяться из реакционной системы в виде газа, конденсироваться или вымораживаться из газовой фазы в виде жидкости или твердого вещества, вымываться из газовой смеси потоком жидкости, в которой он обладает повышенной растворимостью, либо осаждаться из газа или раствора. [c.189]

Метод Лэнгмюра (метод испарения с открытой поверхности). По этому методу [78—80] для расчета давления пара необходимо определить скорость испарения вещества с открытой поверхности в вакуум. Теоретическое рассмотрение процесса сублимации с точки зрения физики твердого тела и поверхностных явлений при отрыве молекулы от кристалла до настоящего времени не может дать строгих количественных соотношений для описания этого процесса. При получении количественных соотношений для процесса парообразования исходят из того, что условием равновесия фаз конденсат—пар является равенство количества испаряющихся и конденсирующихся молекул в единицу времени, т.е. равенство скоростей испарения и конденсации. Для процесса конденсации расчеты проводят на основе кинетической теории газов как для процесса соударения газа со стенкой. [c.67]

Одним из необходимых условий равновесия меноду двумя фазами чистого вещества является равенство давления насыщенного пара над обеими фазами. Например, одновременное существование в равновесии льда и воды возможно лишь при условии, когда давление насыщенного пара над ними одинаково. В противном случае пары воды будут переходить в области меньших давлений и вследствие пересыщения конденсироваться на поверхности той фазы, которая имеет меньшее давление насыщенного пара. Процессы плавления льда, так же как и затвердевания воды, могут быть уподоблены процессу перегонки, протекающему через газовую фазу. [c.103]

Смесь насыщен 1ых паров пропана и бутана находится в равновесии с жидкостью, их образовавшей. Это значит, что количественных изменений в составах жидкой и паровой фаз не происходит, т, е. практически не испаряются (и не конденсируются) при данной температуре ни пропан, ни бутан. Такое состояние возможно лишь при условии, что парциальная упругость пара каждого компонента жидкости равна парциальному давлению его пара в паровой смеси. В таком случае можно записать [c.81]

Равновесие в гетерогенных системах зависит от давления, температуры и концентрации. Эти параметры можно изменять (в известных пределах) без нарушения равновесия. Например, если при постоянной температуре сжимать насыщенный пар (увеличивать давление), то пар частично конденсируется, но система все равно останется двухфазной — пар и жидкость. Охлаждение насыщенного раствора соли приведет к дополнительному выпадению кристаллов, но двухфазность системы сохранится. Число условий (температура, давление, концентрация), которые можно менять произвольно (в известных пределах), не изменяя числа и вида фаз системы, получило название числа степеней свободы. Соотношение между числом фаз, компонентов и степеней свободы в равновесной гетерогенной системе было получено Гиббсом (1876 г.), это соотношение называется правилом фаз [c.52]

Другой тип дробной перегонки, ректификация, преследует цель—объединить в одном приборе, ректификационной колонке, в одну операцию столько отдельных процессов перегонки, сколько необходимо для полного разделения смеси. Другими словами, в ректификационной колонке должен быть создан последовательный ряд фазовых равновесий между стекающей обратно флегмой и поднимающимся вверх паром в условиях известного температурного градиента по всей длине колонки. При этом высококипящий компонент будет все время частично конденсироваться из паровой фазы, а низкокипящий будет частично испаряться из флегмы. [c.117]

Испарение атомов с металлической нити при высоких температурах не является процессом динамического равновесия в том смысле, что скорость испарения с горячей нити не равна скорости конденсации на нить. Наоборот, испарившиеся молекулы проходят от поверхности горячей нити к более холодным стенкам сосуда, где они конденсируются и тем самым удаляются из паровой фазы. Таким образом, устанавливаются условия, при которых скорость конденсации на горячей поверхности металла практически равна нулю, а скорость испарения протекает нормально, вне зависимости от процесса конденсации. Уравнение (9) применимо к процессу испарительной перегонки. Расхождение между измеренной и вычисленной скоростью перегонки вызвано главным образом столкновениями молекул, и отклонения от теоретической скорости могут быть учтены введением фактора эффективности а [c.424]

Если удается достигнуть многократного повторения простой дистилляции и частичной конденсации, то жидкая смесь может быть полностью разделена на составляющие ее компоненты. Такой процесс носит название ректификации, а аппараты для его осуществления называются обычно ректификационными колоннами. При дистилляции молекулы, отрывающиеся с поверхности испарения, сохраняют одно и то же направление движения до достижения поверхности конденсации, ректификация же основана на том, что поток жидкости направляется навстречу поднимающемуся потоку пара. В колонне поток жидкости (конденсата) стекает сверху вниз навстречу потоку пара, а пар проходит в направлении снизу вверх. При соприкосновении жидкости и пара часть пара конденсируется за счет соприкосновения с более холодной жидкостью, а теплота, выделившаяся при конденсации, расходуется на частичное испарение жидкости. Так как испаряется в первую очередь низкокипящий компонент, а конденсируется в первую очередь высококипящий, то в результате многократных встреч жидкости и пара по высоте колонны пар все время обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. Таким образом, основным условием проведения процесса ректификации является отсутствие равновесия между фазами на всем пути движения. По мере продвижения по колонне имеет место процесс массообмена между жидкой и паровой фазой. В верхней часть-колонны непрерывно получается пар, который после конденсации дает готовый продукт — дистиллят из нижней части колонны вытекает менее летучий компонент — кубовый остаток. Конечным продуктом перегонки может служить не только дистиллят, но и кубовый остаток. Чтобы получить на выходе из колонны пар, содержащий в чистом виде низкокипящий компонент, необходимо, чтобы жидкость, с которой соприкасается пар на выходе из аппарата, мало отличалась по составу от пара. Схемы осуществления процесса показаны на фиг. 85. В схеме (фиг. 85, б) конденсатор 1 является одновременно дефлегматором. В нем происходит частичная конденсация пара с образованием флегмы, которая полностью возвращается в колонну. Несконденсировавшийся остаток пара проходит в конденсатор 2, где образуется дистиллят, который выводится из колонны. [c.229]

Ректификация — многократное испарение и конденсация — реализуется в колонках при противотоке пара и жидкости с частичным возвратом (флегмой) дистиллята при установившихся массо- и теплообмене. В ректификационных колонках в условиях известного температурного перепада по всей длине колонки создается последовательный ряд фазовых равновесий между конденсатом, стекающим обратно в перегонную колбу, и поднимающимся вверх паром. При этом высококипящий компонент частично конденсируется из паровой фазы, а низкокипящий — испаряется из флегмы. [c.277]

В термодинамике конденсированное и газообразное состояния вещества характеризуются функциями, которые зависят от таких макроскопических параметров, как давление, температура, объем и масса. Особое значение имеет условие термодинамического равновесия, при котором два состояния вещества, например конденсированная фаза и ее пар, существуют при одной н той же температуре в контакте друг с другом без каких-либо изменений во времени. Это означает, что количество испаряющегося вещества должно быть равно количеству конденсирующегося вещества за все время, пока поддерживается равновесие. При этих условиях твердые тела и жидкости характеризуются определенным давлением паров, которое зависят только от температуры. [c.15]

Конденсационный термометр представляет собой небольшую емкость, заполненную частично жидкостью или твердой фазой, частично насыщенным паром, находящимся в равновесии с конденсированной фазой. Эта емкость связана с устройством для измерения давления пара. При соответствующем манометрическом устройстве конденсационный термометр является идеальным вторичным термометром, так как его показания определяются только физическими свойствами заполнителя. Если какие-либо участки линии, связывающей емкость с манометром, переохлаждены, то в этих местах пар будет конденсироваться и термометр покажет заниженную температуру, близкую к той, которую имеют наиболее холодные части системы. Поэтому всегда нужно следить за тем, чтобы термометрическая емкость была холоднее остальных частей термометра. Конденсационный термометр, изображенный на фиг. 4.3 [8], [11], использовался для градуировки термопар и платиновых термометров сопротивления вблизи нормальной точки кипения кислорода. Емкость термометра представляет собой небольшую полость в толстостенном медном блоке. В том же блоке размещаются и градуируемые термометры. Толстые, массивные стенки блока обеспечивают однородность температурного поля в рабочем объеме прибора. Термометр заполняется чистым кислородом. Медный блок охлаждается ванной с жидким кислородом технической чистоты. Чтобы избежать перегрева жидкости, в нижнюю часть ванны с целью повышения циркуляции непрерывно вводится газообразный кислород. Конденсационным термометром можно пользоваться во всем интервале давлений насыщенного пара вещества заполнителя при условии, конечно, что это давление может быть измерено. Практически ввиду сильной нелинейности соотношения между температурой и давлением ограничиваются малым температурным интервалом. В лабораторных условиях для определения давления в конденсационном термометре удобно пользоваться [c.137]

Практически более важным случаем применения подпитки через паровую фазу является выращивание кристалла в запаянной ампуле, стенки которой подогреваются. При этом величина давления паров летучего компонента определяется наиболее холодной точкой (Гтш) в объеме ампулы. Изменяя Тщт, можно изменить величину давления паров летучего компонента. В этих условиях давление паров летучего компонента можно фиксировать, располагая, например, в наиболее холодной зоне ампулы избыток чистого летучего компонента. Любое изменение состава расплава в результате сегрегации летучего компонента вызывает повышение давления его паров над расплавом, и некоторое количество летучего компонента переходит в паровую фазу. Но давление паров определено температурой холодной точки и должно быть постоянным. Поэтому избыток летучего компонента конденсируется в наиболее холодной зоне, благодаря чему давление паров все время сохраняет постоянное значение. Для того чтобы состав выращиваемого кристалла был постоянен, необходимо, чтобы равновесие расплав — пар устанавливалось быстрее, чем возникновение сегрегационных изменений состава расплава. Это обеспечивается при очень малой скорости роста кристалла. [c.334]

Чаще при получении ВПС сухим методом для перевода полимера в вязкотекучее состояние применяют так называемые латентные растворители. Использование термина латентный для ряда жидкостей обусловлено тем, что активно с полимером они взаимодействуют лишь выше температур кипения (при атмосферном давлении), т. е. являются своего рода скрытыми растворителями. Полимер растворяют под большим давлением при высокой температуре, когда используемые растворители находятся в жидком агрегатном состоянии. Если такой раствор выдавить в пространство с атмосферным давлением, он окажется в состоянии неустойчивого равновесия и практически мгновенно распадется на фазы. Высокая степень перегрева растворителя (относительно температуры кипения при атмосферном давлении) вызовет его интенсивное испарение вплоть до удаления по механизму взрыва. Легко допустить, что взрывной характер удаления растворителя может привести к разрушению полимерной струи на отдельные фрагменты. Это подтверждается данными работы [212] по получению ВПС из полиэтилена. Смесь, состоящую из 10 ч. линейного полиэтилена, имеющего температуру плавления 130°С, и 100 ч. метиленхлорида, нагревали до 200 °С. В этих условиях компоненты системы взаимно растворимы. Затем раствор выдавливали через малое отверстие со скоростью около 80 м/с, в результате чего происходило мгновенное испарение растворителя и самопроизвольное измельчение полимерной струи. Частицы полиэтилена поступали на ленту конвейера, а испаряющийся растворитель конденсировали. Подобным же образом были получены ВПС из полипропилена, а также из сополимеров этилена с винилацетатом, винилхлоридом, акриловой кислотой и другими мономерами. [c.124]

В первом случае — очень интенсивное охлаждение (например быстрый ток холодной воды), малая охлаждающая поверхность и время контакта обеих фаз (конденсата и паров) настолько короткое, что равновесие между ними не может установиться. Вследствие этого флегма имеет такой же состав, как и входящие пары и дистиллат (часть паров конденсируется полностью без разделения). Следовательно, в отнощении составов условия здесь аналогичны случаю полной конденсации в дефлегматоре с той только разницей, что дистиллат является паром. Расчет тарелок ведется обычным методом, так как [c.674]

Если термометр помещен в кипящую жидкость, то наблюдаемая температура далека от истинной температуры равновесия жидкости и пара. Если термометр помещен в паровую фазу, измерение получается бодее точным хотя пар может быть несколько перегрет сразу же после своего образования, но вскоре он охлаждается и конденсируется, и эта температура конденсации (при условии малой интенсивности кипения) не только близка к истинной точке кипения при данном давлении, но на нее не влияют и толчки вскипающей жидкости. Температура конденсации, или точка росы, не точно равна температуре кипения или образования пузырьков в жидкости, но практически всегда немного ниже ее эти температуры совпадают совершенно, когда жидкость абсолютно чистая (см. гл. II тома I настоящей книги . Однако для тщательно очищенных жидкостей эта разность незначительна. [c.381]

Экстракции летучих компонентов исследуемого образца газом (воздухом, азотом, гелием и др.) в статич. или динамич. условиях, т.е. дискретными порциями или непрерывным потоком экстрагента соответственно. В простейшем случае прямого статического П. а. исходную концентрацию t летучего компонента в исследуемом образце определяют по его концентрации в равновесной газовой фазе, коэф. распределения К = J q (Q-равновесная концентрация компонента в образце) и соотношению объемов газовой (Кс) и конденсир. (v ) фаз г = при этом С = q-(K + г). Даже когда значения К велики (до 1000), пределы обнаружения при П. а. ниже, чем при непосредств. анализе конденсир. фазы, а строгого соблюдения условия термодинамич. равновесия фаз в гетерог. системах с малыми значениями отношения К/(К + г) не требуется. Для повышения чувствительности анализа проводят предварит, концентрирование компонентов в газовон фазе с помощью газовой экстракции с криогенными или сорбционными ловушками летучих компонентов. Определение микропримесей в газах можно проводить методом П. а. после их концентрирования в жидкостях. [c.447]

Если фазовые переходы достаточно медленны, так что преобладают условия равновесия, и если вновь образовавшаяся фаза всегда выводится, то состав остающейся и убывающей фазы будет быстро изменяться. Если пар конденсируется, то конденсат будет содержать большее количество О и D, чем сам пар, и если конденсат непрерывно выводится, как в случае атмосферных осадков, паровая фаза будет постепенно обедняться изотопами О и D. Этот процесс описывается уравнением Релея и впервые был использован Дансгаардом [55] для объяснения флуктуаций изотопного состава осадков. Формула Релея для жидкой фазы имеет вид [c.27]

Во-вторых, избыток спирта начинает испаряться, и содержание его в паровой фазе повышается. Одновременно в паровой фазе нефтяной системы возможны процессы частичной конденсации паров, что приводит к появлению микрокапель жидкости. В условиях эксперимента это приводит к сорбции поверхностно-активных молекул спирта на поверхности микрокапель, что оказывает влияние на фазовое равновесие жидкость-пар. Так, понижение поверхностного натяжения микрокапель за счет сорбции молекул спирта приводит к уменьшению радиуса термодинамически стабильных микрокапель, а следовательно, к повышению давления насыщенного пара и торможению процесса испарения. Понижение радиуса микрокапель конденсирующегося пара может происходить в системе при избытке спирта также и вследствие процесса диссоциации взаимодействующих молекул. [c.113]

Отличие от парожидкостного равновесия заключается в том, что газ находится в надкритической области (не конденсируется) и слабо растворяется в жидкости. В этих условиях жидкая фаза по отношению к гагювому компоненту стремится к идеальному состоянию. Кроме того, при умеренных давлениях неидеальность газовой фазы также не шачительна. Тогда справедлив закон Генри [c.36]

В предыдущей главе было показано, что, быстро отводя плен ку конденсирующейся воды из соприкосновения с парами форма лина, можно существенно обогатить паровую фазу формальдеги дом. На этом эффекте, имеющем чисто химическую кинетическун основу, базируется исключительно интересный метод концентриро вания водных растворов формальдегида парциальной конденсаци ей паров. Одно из первых наблюдений этого эффекта принадлежи Уокеру [1], осуществившему парциальную конденсацию паров ки пящего 28% Ного раствора формальдегида в трубке Фильда. Не-сконденсировавшиеся в этой трубке пары, поступающие в обыч ный конденсатор, содержали 53% формальдегида, что никак не согласовывалось с результатами изучения равновесия жидкость — пар. Позднее были найдены условия, при которых концентрация формальдегида в паровой фазе, прошедшей через узел парциальной конденсации, может достигать 95—98% [22]. Пары обезметаноленного формалина подвергаются двухступенчатой конденсации в трубчатых теплообменниках с диаметром трубок, как подчеркивается в патенте, 10—12 мм [c.168]

АВ — кривая равновесного давления пара. Рассмотрим точку с. Термодинамически она соответствует жидкости, но расположена близко к криво11 равновесия жидкость — нар. Если исходить из точки а, соответствующей пару, и понижать температуру при постоянном давлении, то по достижении точки с мы можем не получить жидкости. Пар в точке с пересыщен, но он не будет конденсироваться, пока в систему не будет введена жидкая фаза. Самопроизвольная конденсация будет наступать только в том случае, если охлаждение продолжить до точки, лежащей левее кривой СО. Область между линиями АВ и СО, где не происходит самопроизвольного образования жидкости, называется метастабилъной областью. Однако кривая СО не является резкой границей. Вблизи АВ самопроизвольная конденсация протекает бесконечно медленно. При удалении от АВ скорость конденсации увеличивается, а у линии СО она протекает с практически измеримой скоростью. Положение кривой СО зависит от физических условий эксперимента, и в частности от присутствия или отсутствия пыли и других посторонних частиц. [c.16]

По другой методике твердое вещество, находящееся в неплот но прикрытом платиновом тигле, помещают в сосуд высокого давления. Сосуд нагревают до нужной температуры и накачивают в него воду до достижения требуемого давления. Эти условия поддерживают в течение двух-трех суток для установления равновесия. Затем быстро снимают с сосуда печь и охлаждают его. При этом водяной пар конденсируется, и давление падает. Далее открывают сосуд, взвешивают и анализируют жидкость и твердое вещество из сосуда и тигля и таким образом устанавливают состав сосуществующих фаз. [c.232]

Теоретически любое твердое органическое соединение, которое перегоняется без разложения при атмосферном давлении или в вакууме, может оыть возогнано. Возгонку при очень малых давлениях с трудом можно отличить от молекулярной перегонки. При молекулярной перегонке пробег молекул от испаряющей до конденсирующей поверхности не сопровождается установлением динамического равновесия между жидкой и парообразной фазами. Возгонка при очень малых давлениях происходит при аналогичных условиях, за исключением того, что испарение идет непосредственно при твердой фазе. Если испаряется жидкая фаза (жидкость или расплав), то этот процесс можно считать псевдосублимацией, или псевдовозгонкой,— термин, который на первый взгляд может показаться излишним. Температуры, при которых начинается отделение молекул при возгонке, точно не установлены. Однако были сделаны попытки определить температуру практической возгонки [58] как низшую температуру, при которой после выдерживания вещества в течение 20 мин. в специальном аппарате появляется возгон, различимый под микроскопом. Хотя температуры возгонки и не были точно установлены, можно пользоваться данными температуры и давления, при которых возгонка идет с определенной скоростью в приборе с установленным расстоянием между поверхностями возгонки и конденсации. [c.71]