Mirzo Ulug’bek nomidagi O`zbekiston Milliy Universiteti kimyo fakulteti

Mirzo Ulug’bek nomidagi

O`zbekiston Milliy Universiteti kimyo fakulteti

Kurs ishi

Mavzu:Suyuqlikning To’yingan bug’ bosimi

Tayyorladi: Sayfiddinov F.

Qabul qildi: Davronov B

Toshkent-2021.

Reja:

1.Kirish
2.Amaliy qism

• 
  Klauzius-Klapeyron tenglamasi va uni keltirib chiqarish
  
• 
  Klauzius-Klapeyron tenglamasini bug’ bosimiga tadbig’i
  

• 
  Suyuqliklarning to‘yingan bug‘ bosimini o’lchash
  

3.Hisoblash natijalari

• Suyuqliklarning to‘yingan bug‘ bosimini dinamik usulda aniqlash

4. Adabiyotlar

Kirish
Suyuqliklarning bug`lanishi sirt bo`yicha ham, uning butun hajmi bo`yicha bug` pufakchalari hosil bo`lishi (qaynashi) yo`li bilan ham yuz berishi mumkin. Bunda ikkinchi hol, xohlagan temperaturada yuz beradigan sirt bo`yicha bug`lanishdan farqli ravishda, faqat ma'lum temperaturada, ya'ni to`yingan bug` bosimi suyuqlik sirtidagi bosimga teng bo`ladigan temperaturada yuz beradi. Bosim ortishi bilan qaynash temperaturasi ortadi, kamayishi bilan esa kamayadi. Bir jinsli suyuqliklarda to`yingan bug` bosimi har bir temperatura uchun bir xil miqdorga ega bo`ladi, suyuqlik va bug`ning miqdoriy nisbatiga bog`lik bo`lmaydi. Suyuqlik aralashmalarida esa suyuqlik tarkibidagi turli molekulalarning o`zaro ta'siri bug`lanishni qiyinlashtiradi. Bu holda aralashma bug`larida yengil bug`lanuvchi suyuqlik bug`larining nisbati, uning ayrim holatidagi bug`lariga qaraganda ko`proq bo`ladi. Bu holda umumiy bug` bosimi partsial bug` bosimlar yig`indisiga teng. Shunday qilib, aralashmalar bug`langanda suyuq fazada yengil komponent kamayib boradi, ya'ni yengil komponent suyuq fazadagiga nisbatan bug` fazada ko`proq nisbatda bo`ladi.

Klauzius-Klapeyron tenglamasi

Suyuqlik yoki qattiq jism bilan muvozanatda turgan bug’ga to’yingan bug’ deyiladi. Suyultirigan eritmalarda bug‘ bosimini kattaligi erigan moddaning konsentrasiyasiga va absolyut temperaturaga proporsional bo'ladi, bu bog'lanishni Vant-Goff gazlarning xolati tenglamasiga o'xshash tenglama bilan ifodalaydi.

P_osm = CRT

bunda: P_osm- eritmaning osmotik bosimi

C - eritmaning molyar konsentrasiyasi

R - gazlarning universal doimiysi

T - absolyut temperatura

Eritmaning molyar konsentrasiyasi m/MV ga teng bo'lgani uchun, bu ifodani C o’rniga kuysak, Vant-Goff tenglamasi kuyidagi kurinishga tugri keladi:

P_osm = mRT/MV

bunda M-erigan moddaning molekulyar massasi.

m - erigan moddaning grammlarda ifodalangan massasi

V - eritmaning litrda ifodalangan xajmi

Berk idishdagi suyuqlik yuzasidagi bushlikda suyuqlikning buglanish va buglangan suyuqlikning kondensatlanishi orasida muvozanat vujudga keladi. Suyuqlik bilan muvozanatda bo'lgan bug tuyingan bug deyiladi. Tuyingan bugning idish devoriga beradigan bosimi shu suyuqlikning tuyingan bug bosimi deyiladi. Tuyingan bug bosimi temperaturaga bog'liq bo'lib, ayni moddaning xarakterli xususiyati xisoblanadi. Suyuqlikda uchuvchan bulmagan modda eritilsa, eritmaning bug bosimi P₁ toza erituvchining bug bosimi P ga nisbatan kamayadi. Bu farqni (P-P1) eritmani bug bosimini pasayishi deyiladi va u P bilan belgilanadi. Eritma bug bosimini pasayishining toza erituvchini bug bosimiga nisbati P/P eritma bug bosimining nisbiy pasayishi deyiladi. Eritma ustidagi bug bosimining nisbiy pasayishi erigan modda mollar sonining erituvchi va eruvchi moddalar mollar soni yigindisining nisbatiga son jixatdan teng bo'ladi (Raul qonuni).

bunda P- eritma bug bosimining pasayishi

P_o - toza erituvchining bug bosimi

n₁ - erigan moddaning mollar soni

n - erituvchi moddaning mollar soni

Biror moddaning to’yingan bug’ bosimi uning tabiatiga va haroratga bog’liq bo’lib, bug’ning hajmiga, shuningdek boshqa gazsimon aralashmalar bosimiga bosimiga bog’liq emas, agar ular shu suyuqlikda yoki qattiq jismda qiyin eruvchan bo’lsa. Suyuqlik va bug’ orasidagi muvozanat dinamik muvozanatdir: fazalar uzluksiz ravishda zarrachalar bilan almashinib turadi, bunda vaqt birligi ichida bir birlik chegara sirtidan bug’ga qancha zarracha o’tsa, shunchasi suyuqlikka qaytadi. Harorat bilan suyuqlikning to’yingan bug’ bosimi orasidagi bog’liqlikni keltirib chiqaramiz. To’yingan bug’ning kimyoviy potensiali

µ_b=µ_c=µ_c⁰

unda

µ_b= µ_b⁰ + RTlnp_to’y= µ_c⁰

µ_c⁰ - µ_b⁰ = RTlnp_to’y

O’z navbatida, suyuqlik va bug’larning standart kimyoviy potensiallarining farqi kondetsatlanish jarayonidagi izobar potensialning o’zgarishiga teng:

RTlnp_to’y=∆G_kon

Bundan

= ( )

( ) =

= -

Bu yerda – kondensatlanish entalpiyasining o’zgarishidir. Kondensatlanish issiqligini mutlaq qiymati bo’yicha unga teng bo’lgan, lekin qarama-qarshi ishorali molyar bug’lanish issiqligi bilan almashtirib

=

ni olamiz. Xuddi shunday qattiq modda to’yingan bug’ bosimining haroratga bog’liqligini chiqarish mumkin. Bu tenglama Klauzius-Klapeyron tenglamasi deyiladi.

Bu tenglama bug’ bosimining temperatura ta’sirida o’zgarishini va bir fazadan o’tishda temperatura(muzlash, qaynash, haydalish, qattiq moddalarning bir holatdan ikkinchi holatga o’tishi va hokazo) bosimga bog’liq o’zgarishini ifodalaydi. Bu tenglamani quyidagicha keltirib chiqarish ham mumkin:

Gibbs energiyasi bosim va temperaturaning funksiyasidir.

G=f(T,P)

Undan xususiy hosila olamiz:

dG=

O’rniga qo’yamiz:

dG=VdP-SdT

Bu funksiyaga qo’shimcha parametr sifatida mollar sonini kiritsak:

G=f(P,T,n₁,n₂,…,n_i)

Xususiy hosila olsak:

dG=

n_i bo’yicha xususiy hosilalarni yig’amiz:

dG=

µ

P=const. T=const.

dG=

Agar biror toza modda bir agregat holatdan 2-agregat holatga yoki bir shakldan 2-shaklga o’tayotgan jarayon termodinamik qaytar bo’lsa, bu moddaning kimyoviy potensiali:

µ^(I)=-S^(I)dP+V^(I)dP

µ^(II)=-S^(II)dT+V^(II)dP

Fazalar muvozanatda bo’lganda:

µ ^(I)=µ^(II)

Demak:

-S^(I)dP+V^(I)dP=-S^(II)dT+V^(II)dP

(S^(II)-S^(I))dT=(V^(II)-V^(I))dP

=

∆S=

Fazaviy o’tishlar izobarik ravishda borganligi uchun:

Q_P = H ∆S =

Bu yerda

∆H-fazaviy o’tish issiqligi

= Klapeyron tenglamasi

∆V = V_bug’-V_suy

V_bug’>>V_suy

Shuning uchun:

∆V≈V_bug’

O’rniga qo’ysak:

=

Bug’ ideal gaz qonunlariga buysunadi deb faraz qilsak:

V =

V ning qiymatini oldingi formulaga qo’ysak:

= Klauzius-Klapeyron tenglamasi.

Bu tenglama integrallansa (H temperatura ta’sirida o’zgarmaydi deb faraz qilsak):

lnP =- +C

Natural logarifmdan o’nli logarifmga o’tilsa:

lgP = -

Bu tenglamani chiqarishda bug’ ideal gaz qonunlariga bo’ysunadi deb hisoblangan; aslida bug’ bu qonunlarga to’la buysunmaydi. Shuning uchun ham Klauzius-Klapeyron tenglamasi taqribiydir.

Bu tenglama bug’ning bosimi temperaturaga bog’liq holda o’zgarishini miqdoriy jihatdan ifoda etadi. Bu tennglamaga muvofiq, ordinatalar o’qiga lgP, absissalar o’qiga ni qo’ysak, to’g’ri chiziq hosil bo’ladi. Bu chiziqda

tgα = ∆H = 2,3Rtgα

bo’lgani sababli, temperatura o’zgarishi bilan bug’ bosimining naqadar keskin yoki sust o’zgarishi fazaviy o’tish issiqlik qiymatiga bog’liq bo’ladi. Bundan tashqari, tgα orqali fazaviy o’tish issiqlik qiymatini hisoblab topish mumkin.

Masala.

Suv 100C⁰da 1atm bosimda 1g suvni bug’ga aylantirish uchun 539kal issiqlik kerak bo’lsa, qanday bosimda suv 197⁰ da qaynaydi?

Yechish:

Klauzius-Klapeyron tenglamasini quyidagi ko’rinishda yozib olamiz:

=

Tenglamani P₁ dan P₂ gacha va T₁ dan T₂ gacha integrallaymiz:

ln

O’nli logarifmga o’tkazsak:

lg

∆H=539·18; P₁=1atm; R=1,987 ; T₁=373⁰; T₂=470,2; P₂=?

Lg

P₂=20atm.

Demak, 20atm bosimda suv 197⁰ da qaynaydi.

o’rtacha bosimda suvning holat diagrammasi

Bu diagrammada OC bug’lanish chizig’i bo’lib qaynash tempraturasining bosim bilan o’zgarishini, OB suyuqlanish (muzlash) chizig’i bo’lib muzlash tempraturasining bosim bilan o’zgarishini, OA sublimatlanish chizig’i bo’lib sublimatlanish tempraturasining bosim bilan o’zgarishini tasvirlaydi. Klauzius – Klapeuron tenglamasiga muvofiq:

=

o’tish tempraturasining bosim bilan o’zgarishi V₂–V₁ ayirmasi bilan belgilanadi. V_2,V₁ yuqori va pastki tempraturalarga mansub holatlarning solishtirma hajmlar turiga mansub. Suv uchun bug’lanish va sublimatlanish jarayonida V_bug’>V_{suyuq ,} V_bug’>V_qattiq demak . ya’ni bosim oshishi bilan qaynash va sublimatlanish tempraturalari oshadi. P-T diagrammasida OA, OC chiziqlari o’ng tomonga og’gan. Aksincha V_muz>V_suv bo’lganidan bo’ladi va bosim oshishi bilan suyuqlanish tempraturasi pasayadi. Shunga ko’ra OB egrisi chapga og’gan. Diagrammaning COB sohasi suv, BOA sohasi muz va AOC sohasi bug’ sohasini ifodalab, suvni tegishli agregat holatda barqaror mavjud bo’lish sharoitidir. OD chiziq o’ta sovutilgan suvga mansub bo’lib, suvning metastabil mavjudlik holatiini ifodalaydi. Har qaysi soha, masalan, 1-nuqta bitta fazadan iborat va fazalar qoidasiga muvofiq F=2. Ya’ni bu sohada ma’lum chegarada bir vaqtda tempratura va bosimni mustaqil o’zgartirganda fazalar soni o’zgarmaydi. 2-nuqrtada ikkita faza – suv bilan bug’ muvozanatda turibdi. Shunga ko’ra F=1 , ya’ni fazalar sonini o’zgartirmasdan turib faqat bitta parametrni o’zgartirish mumkin. 0 – nuqta uchlama nuqta deb ataladi. Bu nuqtada uchta faza muvozanatda turadi, demak F=0, ya’ni sistema nol variantli. Bu nuqta faqat ma’lum sharoitda mavjud bo’la oladi: P=4,579 mm simob ustuni va T=273,169. Demak 0 nuqtada qandaydir bir parametr o’zgarsa, fazalar soni o’zgaradi.