ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ

ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ

Стр. 5

На этой странице рассмотрено предсказание плотности жидкости:

а) между токами плавления и кипения

б) между точкой кипения и критичечской точкой

в) плотность жидкости при комнатной температуре (20 С)

ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ МЕЖДУ ТОЧКОЙ ПЛАВЛЕНИЯ И ТОЧКОЙ КИПЕНИЯ

Первая формула:

rж = (M/V_к)(V_кип/ V_к)^z*y,(1)

где

y = - (1 - Т/Т_к)^2/7,

z = 1/(1 - Т_кип/Т_к)^2/7

Вторая формула:

rж = (M/Vкип )[1 + 0.46(1-T/Tкип)] (2)

Среднеквадратичная погрешность: формула (1): ± 0.5 % ; формула (2): ± 1.0 %

Обозначения:

r^ж- плотность жидкости, г/см³

М - молярная масса, г/моль

Т- температура расчета, К

Т_кип- нормальная температура кипения, К

V_кип- объем жидкости в точке кипения, см³/моль

Т_к- критическая температура, К

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Первая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; V_кип =124.1; T_к =552; V_к =330; M = 214.4

z = 1/(1 - Т_кип/Т_к)^2/7=1/(1 - 356.2/552)^2/7= 1.344

y = - (1 - Т/Т_к)^2/7= - (1 - Т/Т_к)^2/7= - 0.863

r^ж = (M/V_к)(V_кип/ V_к)^z*y=(214.4/330)(124.1/ 330)^{1.344*(-0.863)}= 2.020

Расхождение с экспериментальным значением (2.026) составляет 0.3 %).

Вторая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; V_кип =124.1; M = 214.4

Ведем расчет для Т = 222 К.

rж = (M/Vкип )[1+ 0.46(1-T/Tкип)] = (214.4/124.1)[1+ 0.46(1-222/356.2)] = 2.027

Расхождение с экспериментальным значением (2.026) составляет 0.1%

Расчет для других температур дает:

Температура, К Расчет Эксперимент Расхождение, %

248.8 1.967 1.971 - 0.2

302.5 1.847 1.853 - 0.3

324.8 1.758 1.759 - 0.1

ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ МЕЖДУ ТОЧКОЙ КИПЕНИЯ И КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКОЙ

Первая формула:

rж = (M/V_к)(V_кип/ V_к)^z*y,(1)

где

y = - (1 - Т/Т_к)^2/7,

z = 1/(1 - Т_кип/Т_к)^2/7

Вторая формула:

r = a + a(1 - Т / Т_к) + b (1 - Т/Т_к)^1/3, (2)

где

a = r_кип/[2(2 - Т_кип/Т_к)]

b = r_кип/[2(1 - Т_кип/Т_к)]^]1/3

Тк = Tкип + 0.89 Ткип^(0.92+0.2ψ)

Среднеквадратичная погрешность: формула (1): ± 0.5 % ; формула (2): ± 2 %

Обозначения:

r^ж- плотность жидкости, г/см³

М - молярная масса, г/моль

Т- температура расчета, К

Т_кип- нормальная температура кипения, К

Т_к- критическая температура, К

V_кип- объем жидкости в точке кипения, см ³/моль

V_к- критический объем, см³/моль

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Первая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; V_кип =124.1; T_к =552; V_к =330; M = 214.4

z = 1/(1 - Т_кип /Т_к)^2/7=1/(1 - 356.2/552)^2/7= 1.344

y = - (1 - Т/Т_к)^2/7= - (1 - 450/552)^2/7= - 0.617

r^ж = (M/V_к)(V_кип/ V_к)^z*y=(214.4/330)(124.1/ 330)^{1.344*(-0.617)}= 1.462

Расхождение с экспериментальным значением (1.481) составляет - 1.2%

Вторая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; V_кип =124.1; T_к =552; M = 214.4

Тк = Tкип + 0.89 Ткип^(0.92+0.2ψ) = 356.2 + 0.89•356.2^{(0.92+0.2*0.005}) = 555.5

r_кип= (M/V_кип) = 214.4/124.1 = 1.727

a = r_кип/[2(2 - Т_кип/Т_к)] = 1.727/[2(2 - 356.2/555.5)] = 0.639

b = r_кип/[2(1 - Т_кип/Т_к)^1/3 = 1.727/[2(1 - 356.2/555.5)]^1/3= 1.215

r = a + a(1 - Т / Т_к) + b (1 - Т/Т_к)^1/3= 0.639 + 0.639(1 - 450/555.5) + 1.215(1 - 450/555.5)^1/3= 1.457

Расхождение с экспериментальным значением (1.481) составляет -0.9 %

ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Т = 20 С (293 К)

r^ж = (M/(- 6.2 f + 31.2) П^0.94)[1+ 0.46(1-293/Tкип)],

f = ln Ткип - 1.1 ln П - 4

Среднеквадратичная погрешность: ± 3 %

Обозначения:

r^ж- плотность жидкости при Т = 293 К, г/см³

М - молярная масса, г/моль

Т_кип- нормальная температура кипения, К

f- второй определяющий критерий термодинамического подобия

П - парахор, Дж ^1/4см ^5/2моль ^-1. Для расчета парахора по стехиометрической формуле загляните в табл. 8 SITE.

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Исходные данные: T_кип = 356.2; M = 214.4

Парахор рассчитываем по стехиометрической формуле:

П = 1.44 + 4•1.1-0.338•4 = 4.49

f = ln Т_кип - 1.1 ln П - 4 = ln 356.2 - 1.1 ln 4.49 - 4 = 0.223

r^ж = {M/[(- 6.2 f + 31.2) П^0.94]}[1+ 0.46(1-293/T_кип)] ={214.4/[(-6.2 *0.223+31.2)4.49^0.94]}[1+ 0.46(1-293/356.2)] = 1.895

Расхождение с экспериментальным значением(1.875) составляет 1.1 %.

home