9.Первый з-н Канавалова
Насыщенный пар по сравнению с равновесным раствором жидкости относится богаче тем компанентом добавление которого к раствору увеличит общее давление.
Графическое доказательство
На основе рис. Можно показать, что в паровой фазе содержится больше НКК, чем в жидкой фазе, находящейся в равновесии с паровой фазой. Для доказательства этого нагреваем изобарически жидкость состава х1 до температуры кипения Тк. При этой температуре жид-ть испаряется и образуется пар состава у1, который при конденсации образует жидкость состава х2. Из рисунка следует, что у2 > у1, то есть в паровой фазе НКК содержится больше, чем в жидкой фазе. Следовательно, в паре содержится больше того компонента, который кипит при более низкой температуре.
I
– область пара, II
– область жидкости, III
– область равновесия пара и ж-ти.
Термодинамический вывод: исходя из уравнения Гиббса - Дюгема, которое для бинарной смеси жидкостей на небольшом удалении от экстремума можно записать в таком виде.
Подставляем в это выражение
Х1=1-Х2 :
Выделяем из dp1
:
Давление p1 и р2 по з-ну Дальтона можно связать с составом паровой фазы: р1=(1-у2)Р и р2=у2Р
Подставляем в предыдущее уравнение:
Полное давление по з-ну Дальтона равно сумме парциальных давлений: p=р1+ р2
Дифференцируем dp=dp1
+dp2 , получаем
Поделим на dx2 :
,где
Если альфа=1,то разделить компоненты перегонкой невозможно.
Парц. давление пара увелич. с ростом
доли 2-го компонента в х2 ,тогда
>0
и
<0
Но давл.пара над р-ром с измен.состава р-ра может и уменьш. Тогда
.
>0 и
отсюда
и
.
Неравенства выражают 1 з-н коновалова.
10.Методы разделения смесей. Ректификация.
Автоматизированный процесс, приводящий к разделению жидкого раствора наз-ся ректификацией.
Разделение смеси ведется в ректификационной калонне.
Последовательность разделения сложной смеси у/в можно рассмотреть с помощью диаграммы. В начале жидкость состава х0 нагревается до температуры кипения Т0 .При этой температуре выделяется из жидкости пар состава у0. Этот пар, проходя через патрубок, вступает в контакт с жидкостью (флегмой) на тарелке при Т1<Т0. При конденсации пара состава у0 в жидкости на I-ой тарелке выделяется теплота конденсации, за счет которой из жидкости состава х1 на этой тарелке выделяется пар состава у1. Этот пар обогащен более НК компонентом (у1>y0). Пар состава у0 конденсируется в жидкость состава х1. Пар состава у1 поступает на 2-ю тарелку, где часть его конденсируется в жидкость состава х2, и за счет теплоты конденсации выделяется пар состава у2 при температуре Т2 и.т.д.
Температура в верхней части колонны снижается в ряду :
Т0>T1>T2>T3>T4. Число ступенек на диаграмме температура-состав опред. число тарелок, кот. необходимо разместить в колонне для разделения раствора на отдельные компоненты. Разделяющая способность зависит от относительной летучести компонентов (чем α боьше тем разделение идет лучше ),от конструкции тарелок .
