I bob. Fizikaviy kimyo laboratoriyasida ishlash qoidalari

Nazariy qism
Klapeyron-Klauzius tenglamasi
Toza moddaning ikkita fazasi muvozanatda bo‘lsa, ushbu T va р da ularning kimyoviy potensiallari bir xil bo‘ladi. Agar o‘zgarmas p da To‘zgartirilsa, yoki o‘zgarmas T da рo‘zgartirilsa fazalardan biri yo‘qoladi. Lekin, bir vaqtning o‘zida T ni ham, р ni ham shunday o‘zgartirsakki, bunda ikkala fazaning kimyoviy potensiallari bir xil bo‘lib qolsa, sistemada avvalgidek ikkita faza saqlanib qoladi. Bunday dp/dT bog‘lanish uchun tenglamani Klapeyron keltirib chiqargan. Klauzius esa, Klapeyronning tengla-masini bug‘lanish va sublimatlanish uchun soddalashtirish yo‘lini ko‘rsatdi, bunda u bug‘ ideal gaz qonuniga bo‘ysunadi, deb taxmin qildi va suyuqlikning molyar hajmi V_suyuq bug‘nikidan V_bug‘ juda kichik bo‘lganligi sababli uni hisobga olmasa bo‘ladi, degan fikrdan kelib chiqdi.
Qaytar jarayonlar uchun dG=-SdT+Vdp va dG_p,T=(_idn_i)_p,T tenglamalardan 1 mol toza moddaning (n_i = 1da, dG_i = d_i) 1– va 2 fazalari uchun Gibbs energiyasi o‘rniga kimyoviy potensialni yozishimiz mumkin:
(V.8)
Muvozanat holatda fazalar orasida d⁽¹⁾= d⁽²⁾ shart bajariladi va (V.8) tenglamalarning o‘ng tomonlari ham o‘zaro teng bo‘ladi. Ma’lum o‘zgartirishlardan so‘ng muvozanatdagi fazalar uchun quyidagi
(V.9)
tenglamani olamiz, bu yerda ; .
Qaytar izotermik jarayonlar uchun termodinamikaning 2-qonunidan S=H_f.o‘tish/Т, bu yerdaH_f.o‘tish– fazaviy o‘tish issiq-ligi, T – fazaviy o‘tish harorati. S ning qiymatini (V.9) ga qo‘ysak,
(V.10)
ifodani olamiz. Bu tenglama Klapeyron tenglamasi deyiladi va fazalar orasidagi muvozanatni ifodalovchi tenglamaning aniq ko‘rinishini ifodalaydi. Suyuqlikning molyar hajmi bug‘nikidan juda kichik ekanligini ( _suyuq<< _bug‘) hisobga olib, (V.10) teng-lamadagi o‘rniga deb olsak va o‘rniga ideal gaz holat tenglamasidagi RT/p ni qo‘ysak, quyidagi-larni keltirib chiqaramiz:
(V.11)
(V.12)
yoki
(V.13)
(V.13) tenglama Klapeyron tenglamasining taqribiy ko‘rinishi bo‘lib, Klapeyron-Klauzius tenglamasi deyiladi.
(V.13) tenglamani (V.12) dan keltirib chiqarishda bug‘ kritik nuqtadan, ya’ni gaz holatidan uzoqda deb olingan.
(V.13) tenglamadan bug‘lanish issiqligi uchun quyidagi ifodani keltirib chiqaramiz:
(V.14)
(V.14) tenglama ham Klapeyron-Klauzius tenglamasining taqribiy ko‘rinishidir.
Bug‘lanish issiqligining T ga bog‘liqligi ma’lum bo‘lsa, (V.12) ni integrallash mumkin (bunda Н_bug‘. ni const deb olamiz):
(V.15)
(V.15) tenglamaning o‘ng tomonidagi integral ostidagi ifoda ga teng bo‘lgani uchun:
(V.16)
(V.16) tenglamadagi natural logarifmni o‘nlik logarifm ko‘rinishiga o‘tkazsak:
(V.17)
bu yerda C va C` integrallash doimiysi.
(V.17) ni quyidagi ko‘rinishda yozsak bo‘ladi:
(V.18)
bu yerda vaB=С`.
(V.18) tenglama to‘g‘ri chiziq tenglamasidir, demak lgp ning 1/T dan bog‘liqligi chiziqli bo‘ladi.
Haroratning keng oralig‘ida chiziqli bog‘lanishdan chetla-nishlar kuzatiladi, chunki ayrim taxminlar (tenglamani chiqarayotganda qilingan) o‘z kuchini yo‘qotadi. lgp=f(1/T) chiziqli bog‘-lanishdagi burchakning tangensi tg=_bug‘l./2,303Rga va ordinata o‘qi bilan kesishgan nuqta C`ga teng bo‘ladi. Bundan bug‘lanish issiqligi uchun _bug‘l.=tg2,303R tenglamani olamiz.
Ko‘pincha р₁ dan р₂ gacha va T₁ dan T₂ gacha integrallaganda hosil bo‘lgan tenglamadan foydalanish qulaydir. (V.12)ni integral-laymiz:
(V.19)
(V.20)
(V.21)
(V.22)
Ushbu tenglama bo‘yicha bug‘lanish yoki sublimatlanish issiqligini hisoblasa bo‘ladi. Molyar bug‘lanish issiqligini topish uchun (V.22) ifoda moddaning molekulyar massasiga bo‘lib yuboriladi:
(V.23)
Klapeyron-Klauzius tenglamasini kondensirlangan sistema-lardagi fazaviy o‘tishlarga ham qo‘llash mumkin. Suyuqlanish jara-yoni uchun (V.10) tenglamani quyidagi ko‘rinishda yozib olamiz:
(V.24)
bu yerda: dT/dp – bosimning bir birlikka o‘zgarishida suyuq-lanish haroratining o‘zgarishi; T – suyuqlanish harorati, K; _suyuq. – suyuqlanish issiqligi; V=V_s-V_q– qattiq holatdan suyuq holatga o‘tish jarayonidagi hajm o‘zgarishi.
dT/dp hosilasining ishorasi suyuqlanish jarayonida hajm o‘zgarishining ishorasiga bog‘liq bo‘ladi. Agar V_s>V_q va V>0