Kimyoviy texnologiya

5-misol. bo‘lganida, doimiy bosimdagi 100 g SO₂ ni 15⁰C dan 100⁰C gacha qizdirilganda yutiladigan issiqlikni hisoblang.

Echish. Bu erda (2.10) formuladan foydalaniladi:


6-misol. Doimiy bosimda kislorodning 0 dan 1500⁰C oralig‘idagi o‘rtacha molyar issiqlik sig‘imi quyidagi formula bilan ifodalanadi:

.

Doimiy bosimda , doimiy harorat 0 dan 1000⁰C oralig‘idagi o‘rtacha molyar, massaviy va hajmiy issiqlik sig‘imlarini aniqlang. SHu oraliq haroratda doimiy hajmda kislorodningo‘rtacha molyar issiqlik sig‘imi qonday bo‘ladi?

Echish. 0 dan 1000⁰S gacha bo‘lgan o‘rtacha molyar issiqlik sig‘imi hisoblanadi:

2. 
   formula bo‘yicha o‘rtacha massaviy issiqlik sig‘imi hisoblanadi:
   

2. 
   formula bo‘yicha hajmiy issiqlik sig‘imi aniqlanadi:
   

Doimiy hajm, haroratning 0 dan 100⁰C oralig‘ida kislorodning o‘rtacha molyar issilik sig‘imi hisoblanadi, bunda formuladan foydalaniladi:

7-misol. Mol issiqlik sig‘imining haroratga bog‘liqligi formula bilan ifodalangan. 1 kg etil spirt (Pqcons) 400 dan 600 K gacha qizdirilganda qancha issiqlik yutilishi (kJ) ni aniqlang.

Berilgan: mq1kg; Mq46; Tq400-600 K; Tq200 K.

Noma’lum : Qq?

Echish: formuladan issiqlik miqdori hisoblanadi.




MUSTAQIL ISHLASH UCHUN MISOL VA MASALALAR.

1. Normal atmosfera bosimida, 358-388 K harorat chegarasida benzol bug‘ining o‘rtacha issiqlik sig‘imi 1,257 kJ/kg ·K bo‘lsa, o‘zgarmas bosim va hajmda benzolning mol issiqlik sig‘imlari va ular orasidagi nisbat qanday bo‘ladi?

(Javob: 98,06 kJ/kmol 89,732 kJ/kmol·K; 1:0,93)

2. Normal sharoitda azotning mol issiqlik sig‘imi 20,95 kJ/mol·K bo‘lsa, shu sharoitda azotning solishtirma va hajm issiqlik sig‘imlari qanday bo‘ladi?

(Javob:35,27J/m³·K)

3. Mol issiqlik sig‘imining haroratga bog‘liqligi. formula ifodalansa, 0,1 kg izopren bug‘i 400 dan 500 K gacha qizdirilganda qancha issiqlik ajralib chiqadi?

4. Agar bo‘lsa, benzolning 303 K dagi haqiqiy issiqlik sig‘imi qanday bo‘ladi:

(Javob: 33,45 kJ/mol·K)

5. Doimiy bosimda issiqlik sig‘imi 40,4 J/mol bo‘lgan SO₂ gazini 573 dan 637 K gacha qizdirish uchun qancha issiqlik kerak bo‘ladi? (Javob: 91,82 kJ)

AMALIY MASHG‘ULOT - 3

Mavzu: Termodinamikaning II qonuni. Entropiya.
Termodinamikaning birinchi qonuniga muvofiq turli jarayonlarda energiyaning bir turi boshqa turga aylanishi, energiyaning saqlanish qonuni chegarasida ekvivalentlik qonuniga bo‘ysungan holda sodir bo‘ladi. Lekin birinchi qonundan foydalanib, ma’lum jarayonning ayni sharoitda sodir bo‘lish - va bu jarayonning davom etish chegarasini oldindan aytib bo‘lmaydi. Birinchi qonunga asosan, faqat jarayon sodir bo‘lgan taqdirda, energiyaning qaysi turi va qanchasi boshqa tur energiyaning qanchasiga aylana olishini ayta olamiz, xolos. Kimyo qoidalariga rioya qilib yozilgan barcha kimyoviy reaksiyalar amalda sodir bo‘lavermaydi. Misol uchun, ma’lum sharoitda reaksiya A+VqS+D o‘ngdan chapga yoki chapdan o‘ngga boradimi? Bu savolga birinchi qonun javob bera olmaydi. Masalan, ekvimorlekulyar nisbatda olingan bo‘lsin. Reaksiya ikki tomonga borishi mumkin: bu termodinamikaning II qonuniga zidlik qilmaydi. Agar reaksiya past bosimda va yuqori haroratda o‘tkazilsa, juda kam miqdorda NH₃ hosil bo‘ladi., ya’ni reaksiyaning unumi juda kam bo‘ladi. Ikkinchi qonun reaksiyaning unumini oshirish usullari va buning uchun reaksiyani qanday sharoitda olib borish kerakligini nazariy jihatdan ko‘rsatib beradi.

Bu qonun berilgan haroratda kimyoviy jarayonlarning yo‘nalishi, ularning qay darajada kechishi, entropiyaning o‘zgarishi va barcha energiya turlaridan qanchasi foydali ishga aylanishi mumkin, degan savollarga javob beradi.

Issiqlikni ishga aylantiruvchi, va qaytar jarayon bilan ishlaydigan mashina uchun, albatta, ham isitgich, ham sovitgich bo‘lishi kerak. Agar mashinaning isitgichdan oladigan issiqligini , sovitgichi beradigan issiqligini desak, u vaqtda ishga aylanishi mumkin bo‘lgan issiqlikni ko‘rsatadi. Bu ayirma mashinaning foydali ishi () ni tashkil qiladi.

Isitgichdan berilgan issiqlikning ishga aylangan qismi qaytar siklning foydali ish koeffitsienti deb yurtiladi va harfi bilan belgilanadi. ni topish uchun maksimal ish ni ga bo‘lish kerak:

(3.1)

Termodinamik sikl asosida ishlaydigan ideal mashinaning foydali ish koeffitsientini 1824 yilda fransuz fabrikanti S. Karno keltirib chiqargan:

yoki (3.2)

Mashinaning foydali ish koeffitsienti mashina ichidagi mavjud jismning turi va tabiatiga emas, balki isitgich harorati bilan sovutgich harorati orasidagi ayirmaga bog‘liq. (3.1) va (3.2) formulalar yordamida mashinaning foydali ish koeffitsienti, mashinaga berilgan yoki mashinadan chiqarilgan issiqlik miqdori hamda bajarilgan ishning qiymatini hisoblash mumkin. Termodinamikaning II qonuniga muvofiq sistemaning ichki energiyasi ikkita qiymat yig‘indisiga teng bo‘ladi:

bunda (3.3)

Bunda sistemaning ichki energiyasi, ya’ni ichki energiyaning bir qismi bo‘lib, o‘zgarmas haroratda ishga aylanadi.

bog‘langan energiya, bu ham ichki energiyaning bir qismi, lekin u ishga aylanmaydi.

sistema holatiga bog‘lik termodinamik funksiya, ya’ni sistemaning betartib holatini belgilovchi kattalik bo‘lib, u entropiya deb ataladi.

Issiqlik mashinalarida issiqlikning ancha qismi bekorga sarflanadi. Boshqa turdagi energiyadan foydalanilganda ham energiyaning ma’lum qismi issiqlikka aylanib, bir qismi bekorga isrof bo‘ladi, masalan, elektromagnit, transformator va boshqa mashinalar ishlayotganda elektr energiyasining bir qismi issiqlikka aylanadi. SHuningdek, elektr lampasida energiyaning faqat ozgina qismi yorug‘likka, qolgan qismi esa issiqlikka aylanadi. Issiqlikka aylangan energiya atrofdagi muhitga tarqalib ketadi va undan foydali ish olib bo‘lmaydi; demak, energiyaning miqdori o‘zgarmasa ham, ammo uning sifati o‘zgaradi. Demak, energiya o‘z qiymatini yo‘qotadi. Qiymatini yo‘qotgan bunday energiya miqdorini xarakterlash uchun termodinamikaga “entropiya” degan tushuncha kiritilgan.

Entropiya qiymati bilan belgilanadi, bunda qaytar jarayonda yuritiladigan issiqlikning eng kichik miqdori. Adiabatik jarayonlarda issiqlik almainmaydi, shuning uchun : yoki bo‘ladi.

1 mol ideal gaz bo‘lganda, bir holatdan ikkinchi holatga o‘tganda entropiya o‘zgarishi quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

(3.4)

yoki (3.5)

bunda va lar doimiy kattalik. Sistemada qattiq yoki suyuq komponentlar ishtirok etsa, bosim va hajm o‘zgarishi kam o‘zgaradi. SHuning uchun moddaning ma’lum massasini entropiyasining o‘zgarish qiymati uning issiqlik sig‘imiga bog‘liq bo‘ladi, ya’ni va bo‘lganda,

yoki (3.6)

bunda -o‘zgarmas hajmdagi moddaning issiqlik sig‘imi;

- o‘zgarmas bosimdagi moddaning issiqlik sig‘imi.

Moddalarning agregat holatlari o‘zgarganda, ya’ni modda bir ko‘rinishdan ikkinchi ko‘rinishga aylanganda entropiyaning o‘zgarishi faza o‘zgarishidagi issiqlik qiymati bilan aniqlanadi:

(3.7)

bunda faza o‘zgarishining (bug‘lanish, suyuqlanish, sublimatlanish, kristallanish) issiqligi;

faza o‘zgarishidagi harorat.

Entropiyaning o‘lchov birligi J/(mol·K) bilan ifodalanadi. Moddalarining entropiya qiymati ham standart sharoitda aniqlangan bo‘lib, maxsus jadvallarda keltiriladi.