166027 (740068), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рис. 3.1. Температурная зависимость идеально-газовой теплоемкости изобутилбензола
Таким образом, прогнозирование теплоемкости при температурах, которые не кратны 100 К, может практически с равным успехом осуществляться как линейной интерполяцией “соседних” значений теплоемкостей при температурах, кратных 100 К, так и на основе аппроксимирующего их уравнения.
3.2. Теплоемкость органических веществ,
находящихся при повышенных давлениях [6]
Экспериментальные сведения о теплоемкости при высоких давлениях являются ограниченными. Поэтому прогнозирование теплоемкости оказывается неизбежным в большинстве практических расчетов. Поскольку речь идет о свойстве веществ в реальном состоянии, методы прогнозирования основаны на принципе соответственных состояний. При массовых расчетах широко используется подход, основанный на разложении Питцера, которое для теплоемкости принимает вид
, (3.7)
где w - ацентрический фактор,
- поправка к теплоемкости на давление, характеризующая поведение простого вещества,
- функция отклонения в поведении рассматриваемого вещества от поведения простого вещества,
- идеально-газовая теплоемкость вещества при рассматриваемой температуре,
- искомая теплоемкость,
R - газовая постоянная, равная 8,31441 Дж/(мольК), или 1,98725 кал/(мольК).
Значения и
представлены в таблицах Ли-Кеслера (табл. 3.2-3.3) как функции приведенной температуры и давления. Таблицы Ли-Кеслера составлены на основе уравнения состояния Бенедикта-Уэбба-Рубина с соблюдением общепринятых принципов, т.е. между любыми соседними значениями в столбцах или строках таблицы корректной является линейная интерполяция. В таблицах область, лежащая выше линии бинодали (в таблицах это жирная ломаная линия), принадлежит жидкому состоянию вещества, ниже - газообразному состоянию.
Расчет теплоемкости иллюстрируется примером 3.2.
Пример 3.2
Рассчитать теплоемкость ( ) изобутилбензола при давлении, изменяющемся от 0,31 до 150 атм, и при температурах 325,0, 487,5 и 780,0 К. Дать графическую зависимость изотерм и выполнить их анализ. Указать фазовые состояния изобутилбензола при рассматриваемых параметрах. Критические температура, давление и ацентрический фактор изобутилбензола равны: 650 К, 31 атм и 0,378.
Изотермические изменения теплоемкости, рассчитанные по уравнению
Значения для простого вещества
Tr | Pr | |||||||
0,010 | 0,050 | 0,100 | 0,200 | 0,400 | 0,600 | 0,800 | ||
0,30 | 2,805 | 2,807 | 2,809 | 2,814 | 2,830 | 2,842 | 2,854 | |
0,35 | 2,808 | 2,810 | 2,812 | 2,815 | 2,823 | 2,835 | 2,844 | |
0,40 | 2,925 | 2,926 | 2,928 | 2,933 | 2,935 | 2,940 | 2,945 | |
0,45 | 2,989 | 2,990 | 2,990 | 2,991 | 2,993 | 2,995 | 2,997 | |
0,50 | 3,006 | 3,005 | 3,004 | 3,003 | 3,001 | 3,000 | 2,998 | |
0,55 | 0,118 | 3,002 | 3,000 | 2,997 | 2,990 | 2,984 | 2,978 | |
0,60 | 0,089 | 3,009 | 3,006 | 2,999 | 2,986 | 2,974 | 2,963 | |
0,65 | 0,069 | 0,387 | 3,047 | 3,036 | 3,014 | 2,993 | 2,973 | |
0,70 | 0,054 | 0,298 | 0,687 | 3,138 | 3,099 | 3,065 | 3,033 | |
0,75 | 0,044 | 0,236 | 0,526 | 3,351 | 3,284 | 3,225 | 3,171 | |
0,80 | 0,036 | 0,191 | 0,415 | 1,032 | 3,647 | 3,537 | 3,440 | |
0,85 | 0,030 | 0,157 | 0,336 | 0,794 | 4,404 | 4,158 | 3,957 | |
0,90 | 0,025 | 0,131 | 0,277 | 0,633 | 1,858 | 5,679 | 5,095 | |
0,93 | 0,023 | 0,118 | 0,249 | 0,560 | 1,538 | 4,208 | 6,720 | |
0,95 | 0,021 | 0,111 | 0,232 | 0,518 | 1,375 | 3,341 | 9,316 | |
0,97 | 0,020 | 0,104 | 0,217 | 0,480 | 1,240 | 2,778 | 9,585 | |
0,98 | 0,019 | 0,101 | 0,210 | 0,463 | 1,181 | 2,563 | 7,350 | |
0,99 | 0,019 | 0,098 | 0,204 | 0,447 | 1,126 | 2,378 | 6,038 | |
1,00 | 0,018 | 0,095 | 0,197 | 0,431 | 1,076 | 2,218 | 5,156 | |
1,01 | 0,018 | 0,092 | 0,191 | 0,417 | 1,029 | 2,076 | 4,516 | |
1,02 | 0,017 | 0,089 | 0,185 | 0,403 | 0,986 | 1,951 | 4,025 | |
1,05 | 0,016 | 0,082 | 0,169 | 0,365 | 0,872 | 1,648 | 3,047 | |
1,10 | 0,014 | 0,071 | 0,147 | 0,313 | 0,724 | 1,297 | 2,168 | |
1,15 | 0,012 | 0,063 | 0,128 | 0,271 | 0,612 | 1,058 | 1,670 | |
1,20 | 0,011 | 0,055 | 0,113 | 0,237 | 0,525 | 0,885 | 1,345 | |
1,30 | 0,009 | 0,044 | 0,089 | 0,185 | 0,400 | 0,651 | 0,946 | |
1,40 | 0,007 | 0,036 | 0,072 | 0,149 | 0,315 | 0,502 | 0,711 | |
1,50 | 0,006 | 0,029 | 0,060 | 0,122 | 0,255 | 0,399 | 0,557 | |
1,60 | 0,005 | 0,025 | 0,050 | 0,101 | 0,210 | 0,326 | 0,449 | |
1,70 | 0,004 | 0,021 | 0,042 | 0,086 | 0,176 | 0,271 | 0,371 | |
1,80 | 0,004 | 0,018 | 0,036 | 0,073 | 0,150 | 0,229 | 0,311 | |
1,90 | 0,003 | 0,016 | 0,031 | 0,063 | 0,129 | 0,196 | 0,265 | |
2,00 | 0,003 | 0,014 | 0,027 | 0,055 | 0,112 | 0,170 | 0,229 | |
2,20 | 0,002 | 0,011 | 0,021 | 0,043 | 0,086 | 0,131 | 0,175 | |
2,40 | 0,002 | 0,009 | 0,017 | 0,034 | 0,069 | 0,104 | 0,138 | |
2,60 | 0,001 | 0,007 | 0,014 | 0,028 | 0,056 | 0,084 | 0,112 |
2,80 | 0,001 | 0,006 | 0,012 | 0,023 | 0,046 | 0,070 | 0,093 |
3,00 | 0,001 | 0,005 | 0,010 | 0,020 | 0,039 | 0,058 | 0,078 |
3,50 | 0,001 | 0,003 | 0,007 | 0,013 | 0,027 | 0,040 | 0,053 |
4,00 | 0,001 | 0,002 | 0,005 | 0,010 | 0,019 | 0,029 | 0,038 |
Таблица 3.2