Специальное химическое соединение, используемое в паровом очистителе, имеет нормальную температуру кипения 65.0 °C. Для эффективной работы очистителя давление пара соединения должно быть выше 2.80 атм. Будет ли очиститель эффективно работать при 100.0 °C? (ΔHvap для соединения: 45.3 кДж/моль).

Помогите решить, пожалуйста.

Химия Колледж Парциальное давление и температура кипения веществ химия паровой очиститель температура кипения давление пара ΔHvap эффективность работы расчет давления термодинамика химические соединения паровая фаза Новый

Для решения данной задачи нам нужно использовать уравнение Клапейрона-Клаузиуса, которое связывает давление пара с температурой и энтальпией парообразования (ΔHvap). Это уравнение имеет вид:

ln(P2/P1) = -ΔHvap/R * (1/T2 - 1/T1)

Где:

• P1 - давление пара при температуре T1 (в атм);
• P2 - давление пара при температуре T2 (в атм);
• ΔHvap - энтальпия парообразования (в Дж/моль);
• R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К));
• T - температура в кельвинах (К).

Теперь подставим известные значения:

• Нормальная температура кипения (T1) = 65.0 °C = 65.0 + 273.15 = 338.15 K;
• Нормальное давление пара (P1) = 1 атм (при температуре кипения);
• Температура, при которой мы хотим узнать давление (T2) = 100.0 °C = 100.0 + 273.15 = 373.15 K;
• ΔHvap = 45.3 кДж/моль = 45300 Дж/моль.

Теперь подставим все значения в уравнение:

ln(P2/1) = -45300/8.314 * (1/373.15 - 1/338.15)

Теперь вычислим значение:

1. Сначала найдем разность температур в обратных величинах:
2. 1/373.15 ≈ 0.002679 К^-1;
3. 1/338.15 ≈ 0.002958 К^-1;
4. Разность: 0.002679 - 0.002958 = -0.000279 К^-1;
5. Теперь подставим это значение в уравнение:
6. ln(P2) = -45300 / 8.314 * (-0.000279);
7. ln(P2) ≈ 1.591;
8. Теперь найдем P2: P2 = e^1.591 ≈ 4.90 атм.

Теперь сравним полученное давление P2 с необходимым давлением 2.80 атм. Мы получили, что давление пара при 100.0 °C составляет примерно 4.90 атм, что значительно выше 2.80 атм.

Вывод: Очиститель будет эффективно работать при 100.0 °C, так как давление пара соединения значительно превышает 2.80 атм.