Запишите уравнение Клаузиса-Клапейрона в дифференциальном виде для случая процессов испарения и возгонки. Давление насыщенного пара льда при -5,0 0С равно

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16718
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Запишите уравнение Клаузиса-Клапейрона в дифференциальном виде для случая процессов испарения и возгонки. Давление насыщенного пара льда при -5,0 0С равно 401 Па, а при -10 0С равно 259 Па. Давление насыщенного пара жидкой воды при 5,0 0С равно 871,8 Па, а при 100С равно 1227,1 Па. 1. Вычислите теплоты парообразования и плавления воды. 2. Изобразите диаграмму состояния воды. Объясните смысл полей и линий, точек на диаграмме. 3. При какой температуре холодной водопроводной воды на ней начнется конденсация воды из воздуха влажностью 85 % (относительно насыщенного пара при этой температуре) в помещении с температурой 20 0С.

Решение:

Дифференциальная форма уравнения Клапейрона-Клаузиуса имеет вид:  , где . - теплота (энтальпия) фазового превращения, Дж/моль; . - температура фазового превращения;  - объёмы разных фаз. Уравнения Клапейрона-Клаузиуса для частных случаев фазовых превращении: 1) Для процесса испарения:  , где .- теплота испарения , Дж/моль;  - объём пара, л.;  - объём жидкости, л. ; - температура кипения, град. 2) Для процесса (сублимации) возгонки: . где . - теплота возгонки, Дж/моль; - температура сублимации, град. Уравнение Клапейрона-Клаузиса в интегральной форме: Для процесса возгонки: Рассчитаем теплоту возгонки:  Для процесса парообразования (испарения): Рассчитаем теплоту парообразования:  Определим теплоту плавления:  2) На рис. 1 приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления. Рис. 1. Диаграмма состояния воды в области невысоких давлений Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару. Кривая представляет зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость – пар или кривой кипения. Кривая ОС – кривая равновесия твердое состояние – жидкость, или кривая плавления, – показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии. Кривая – кривая равновесия твердое состояние – пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры и давления, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар. Все три кривые пересекаются в точке . Координаты этой точки — это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки. Тройная точка отвечает давлению водяного пара кПа  и температуре . 3) Давление насыщенного пара воды при  (справочная величина). Относительная влажность воздуха описывается уравнением 3) Относительная влажность определяется по формуле  где  – давление водяного пара, находящегося в воздухе, и  – давление водяного пара, насыщающего пространство при данной температуре. При  По справочнику определяем, что давление водяного пара, насыщающее пространство, равно  при . Таким образом, конденсация воды из воздуха начнется при температуре водопроводной воды