Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Адсорбцияның энергетикалық параметрлері




Гиббстің фундаменталдық теңдеуін пайдаланып газдың қатты дене бетіндегі адсорбциясын қарастырайық. Қатты зат бу конденсатында ерімейтін болсын. Осындай жағдайда жүйенің Гиббс энергиясының өзгерісі мынадай болады:

∆Gs=∆σ+Г2∆µ2 µ2-адсорбцияланған газдың химиялық потенциалы

Гиббстің фундаменталдық теңдеуі (тек адсорбцияланатын газдың параметрлерін еске алады) мынадай болады:

-d∆σ= Г2d∆µ2; -∆σ=∫ Г2d∆µ2 (54)

Осыны жоғары теңдеуге қойсақ:

 

∆Gs= Г2∆µ2-∫ Г2d∆µ2

Бұл теңдеуді математикада қолданылатын бөлшектеп интегралдау (по частям) формуласымен салыстырып мынаны жазуға болады:

∆Gs=∫ ∆µ2 Г2 (55)

Сонымен, гиббстік адсорбцияның адсорбаттың химиялық потенциалына тәуелділігін біле отырып, адсорбция кезіндегі Гиббс энергиясының интегралдық өзгеруін есептеуге болады. Теріс таңбамен алынған осы шаманы адсорбцияның интегралдық жұмысы деп атайды.

Wадс=-∆Gs (56)

Адсорбция кезінде Гиббс энергиясының дифференциалдық өзгеруін (55) – теңдеуді гиббстік адсорбция Г2 бойынша дифференциалдап алуға болады:

∆Gd=∂∆Gs/∂Г2=∆µ2 (57)

(57) – теңдеуден адсорбция кезінде Гиббс энергиясының дифференциялдық өзгерісі адсорбаттың 1 мольінің стандарттық күйден (сұйықтық, қаныққан бу) адсорбенттің бетіне көшкендегі химиялық потенциалының өзгерісіне тең екен. Адсорбция кезінде Гиббс энергиясының дифференциалдық өзгерісіне тең шаманың теріс таңбамен алынған мөлшерін адсорбцияның дифференциалдық жұмысы немесе адсорбциялық потенциал деп аталады.

ε=-∆µ2=RTln(Ps/P) (58)

мұндағы: P – адсорбция жүйедегі бу қысымы, Ps – сұйықтық бетіндегі қаныққан бу қысымы.

Адсорбция (концентрация) қысымның артуына байланысты өсетіндіктен (58) – теңдеуден адсорбцияның дифференциалдық жұмысы адсорбат концентрациясына байланысты азаяды, адсорбцияға байланысты да азаяды.

Энтропияның дифференциалдық өзгеруін ∆Gd – ны температура бойынша дифферециалдап алуға болады:



∆S=-∂∆Gd/∂T=-(∂∆µ2/∂T)Г2=-Rln(P/Ps)-RT(∂lnP/∂T)Г2+RT(∂Ps/∂T) (59)

Ал энтальпияның дифференциалдық өзгеруін ∆Hd=∆Gd+T∆Sd теңдеуіне (58) және (59) – теңдеулерден оларға сәйкес өрнектерді қойып алуға болады:

∆Hd=RT2(∂lnP/∂σ)Г2- RT2(∂lnPs/∂T) (60)

(59) және (60) – теңдеулерден энтропия және энтальпияның дифференциалдық өзгерісін есептеу үшін бу қысымының температура бойынша тәуелділігін адсорбцияның тұрақты шамасында (изостера) білу керек. Бұл тәуелділіктерден адсорбент бетінің берілген толтырылуындағы (адсорбция шамасындағы) бу қысымы үшін температуралық коэффициентінің қажетті мәнін алуға болады. (60) – теңдеудегі бірінші мүше адсорбцияның дифференциалдық жылуын өрнектейді:

qd=RT2(∂lnP/∂T)Г2 (61)

ал теңдеудің екінші мүшесі будың көлемдік конденсациясының жылуынкөрсетеді:

L=RT2dlnPs/dT (62)

Адсорбцияның энтальпиясына тең таңбасы кері болатын шама адсорбцияның таза жылуы деп аталады.

λd=qd-L (63)

Адсорбцияның энергиясын және дифференциалдық жылуын анықтау үшін lnP-1/T координаттары бойынша график тұрғызады.

 

 

3- график



 

qd температураға тәуелсіз жағдайда адсорбцияның дифференциалдық жылуы үшін:

(lnP)Г2=-qd/R·l/T+const (64)

Адсорбцияның дифференциалдық жылуы қисаю бұрышының тангенсімен анықталады: tgα = -qd/R

Адсорбент бетінің әртүрлі толтырылуында изостераны құру адсорбцияның дифференциалдық жылуының өзгеруін көрсетеді, оны изостералық өзгеру деп атайды. Беттің толтырылуына байланысты адсорбцияның изостералық жылуы азаяды, яғни жылу жүйеден шығады. Бұл жылудың мөлшері заттың бірлік массасына есептеледі (Дж/моль).

Адсорбцияның дифференциалдық жылуын интегралдап адсорбцияның интегралдық жылуын алуға болады:

Qs=∫qd·dГ2 (65)

Ол беттің берілген толтырылуындағы адсорбция жылуын анықтайды және (65) – ге сәйкес адсорбенттін бірлік ауданына (немесе массасына) келетін жылудың бірліктерімен өлшенеді.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.01 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал