5. ΔΘΑΓΡΑΜΜΑΣΑ ΗΜΕΘΟΤ ΖΕΕΩ-ΤΣΑΕΩ Ε ΔΤΑΔΘΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΣΕΛΕΘΑ ΑΝΑΜΘΓΝΤΟΜΕΝΩΝ ΤΓΡΩΝ

Transcript

1 5 ΔΘΑΓΡΑΜΜΑΣΑ ΗΜΕΘΟΤ ΖΕΕΩ-ΤΣΑΕΩ Ε ΔΤΑΔΘΚΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΣΕΛΕΘΑ ΑΝΑΜΘΓΝΤΟΜΕΝΩΝ ΤΓΡΩΝ ΓΕΝΘΚΑ Σε ζπζηήκαηα ηέιεηα αλακεηγλπόκελσλ πγξώλ ε ζύζηαζε ησλ αηκώλ δηαθέξεη από ηε ζύζηαζε ηνπ πγξνύ Σε έλα ηδαληθό δηάιπκα δύν ζπζηαηηθώλ θάζε ζπζηαηηθό έρεη κηα κεξηθή πίεζε (ηάζε αηκώλ) ε νπνία δίλεηαη από ηνλ λόκν ηνπ Rault P Α = N Α P Α θαη P Β =N Β P Β [1] όπνπ N Α, N Β είλαη ηα γξακκνκνξηαθά θιάζκαηα ζην δηάιπκα θαη P Α, P Β είλαη νη ηάζεηο αηκώλ ησλ θαζαξώλ ζπζηαηηθώλ Α θαη Β ζηελ ίδηα ζεξκνθξαζία Η κεξηθή ηάζε αηκώλ ηνπ θαζελόο από ηα δύν ζπζηαηηθά ζηελ αέξηα θάζε, πνπ βξίζθεηαη ζε ηζνξξνπία κε ηελ πγξή ζε νξηζκέλε ζηαζεξή ζεξκνθξαζία, είλαη κηθξόηεξε από ηελ ηάζε αηκώλ ηνπ ζπζηαηηθνύ απηνύ ζε θαζαξή θαηάζηαζε ζηελ ίδηα ζεξκνθξαζία Σηελ αέξηα θάζε ζύκθσλα κε ηνλ λόκν ηνπ Dalton ε νιηθή ηάζε ησλ αηκώλ πάλσ από ην δηάιπκα P νι, είλαη ίζε κε ην άζξνηζκα ησλ κεξηθώλ ηάζεσλ ησλ αηκώλ ησλ δύν πγξώλ ζπζηαηηθώλ Α θαη Β Οη κεξηθέο ηάζεηο ησλ αηκώλ είλαη P νι = P Α + P Β [2] P Α = N Α ' P νι θαη P Β = N Β ' P νι [3] Όπνπ N Α ' θαη N Β ' είλαη ηα κνξηαθά θιάζκαηα ζηελ αέξηα θάζε, νπόηε P νι = N Α P Α + N Β P Β = ( 1 - N Β ) P Α + N Β P Β P νι = P Α + (P Β - P Α ) N Β [4] Αλάινγεο ζρέζεηο ηζρύνπλ θαη γηα ζπζηήκαηα κε πεξηζζόηεξα από δύν ζπζηαηηθά Σηα ηδαληθά ζπκπεξηθεξόκελα δηαιύκαηα ηα δηαγξάκκαηα ηάζεσο αηκώλ-ζπζηάζεσο ή ζεκείνπ δέζεσο-ζπζηάζεσο (ζρήκα 1) πξέπεη ζύκθσλα κε ηε ζρέζε [4] λα είλαη γξακκηθά θαη λα ελώλνπλ ηηο ηάζεηο ησλ αηκώλ ησλ θαζαξώλ ζπζηαηηθώλ ρσξίο ηελ εκθάληζε κεγίζηνπ ή ειαρίζηνπ Γηα ηα ζπζηήκαηα πνπ αθνινπζνύλ ηνλ λόκν ηνπ Rault ηζρύεη ν θαλόλαο ηνπ Konowaloff, ζύκθσλα κε ηνλ νπνίν, νη αηκνί, ζε ζρέζε κε ηελ πγξή θάζε, είλαη πην πινύζηνη ζην ζπζηαηηθό εθείλν πνπ

2 όηαλ πξνζζέηνπκε ζην ζύζηεκα παξαηεξνύκε αύμεζε ηεο νιηθήο ηάζεσο ησλ P o P ολ P o ' και Ν ' Σρήκα 1 Γηάγξακκα ηάζεσο ζπζηάζεσο ηδαληθά ζπκπεξηθεξόκελνπ δηαιύκαηνο δύν πγξώλ αηκώλ ηνπ, δειαδή ζην πην πηεηηθό ζπζηαηηθό Απηό πξνθύπηεη αλ ζηε ζρέζε [3] ιύζνπκε σο πξνο ' θαη αληηθαηαζηήζνπκε ην P από ηνλ λόκν ηνπ Raoult νπόηε έρνπκε ' = N P O P [5] θαη επεηδή ν ιόγνο P /P νι γηα ην πην πηεηηθό ζπζηαηηθό είλαη πάληνηε κεγαιύηεξνο ηεο κνλάδαο πξνθύπηεη όηη ' > Σπλδπάδνληαο ηηο ζρέζεηο [4] θαη [5] παίξλνπκε ' = O NP O O O P ( P P ) N [6] Από ηελ ηειεπηαία ζρέζε δηαπηζηώλνπκε όηη ζε θάζε ζύζηαζε ηνπ δηαιύκαηνο αληηζηνηρεί κία κόλν ζύζηαζε ηεο αέξηαο θάζεσο, δηαθνξεηηθή από εθείλε ηεο πγξήο θάζεσο (Σρήκα 1) Σε κε ηδαληθά πγξά παξαηεξνύληαη απνθιίζεηο από ηελ επζεία πνπ πξνβιέπεηαη από ηε ζρέζε [4] Δάλ ε απόθιηζε είλαη κηθξή ε ηάζε ησλ αηκώλ απμάλεη ζπλέρεηα θαζώο ε ζύζηαζε αιιάδεη από ην θαζαξό ζπζηαηηθό κε ηελ ρακειή ηάζε αηκώλ ζε εθείλν κε ηελ πςειή ηάζε αηκώλ ρσξίο εκθάληζε κεγίζηνπ ή ειαρίζηνπ Υγξά παξόκνηνπ ραξαθηήξα όπσο πρ βελδόιην - ηνινπόιην, αηζαλόιε - κεζαλόιε

3 ζρεκαηίδνπλ έλα ζρεδόλ ηδαληθό δηάιπκα παξνπζηάδνληαο πεξίπνπ ηδαληθή ζπκπεξηθνξά Μεγαιύηεξεο απνθιίζεηο από ηνλ λόκν ηνπ Rault νδεγνύλ ζηελ εκθάληζε κεγίζηνπ ζε θακπύιεο ζεκείνπ δέζεσο - ζύζηαζεο όηαλ νη απνθιίζεηο από ηνλ λόκν είλαη αξλεηηθέο (Σρήκα 2α), ελώ όηαλ απηέο είλαη ζεηηθέο νδεγνύλ ζηελ εκθάληζε ειαρίζηνπ (Σρήκα θ ( ο C) ζέσεως Α ζέσεως Β ζέσεως Α θ ( ο C) ζέσεως Β Ν Β Σρήκα 2 (α) Αξλεηηθέο θαη (β) Θεηηθέο απνθιίζεηο από ηνλ λόκν Raoult P = 1atm 2β) ζε κηα ζπγθεθξηκέλε ζπγθέληξσζε Παξαδείγκαηα ηέηνησλ κηγκάησλ πγξώλ είλαη κεζαλόιε-βελδόιην, κεζαλόιεηεηξαρισξάλζξαθαο, αηζαλόιε-ηνινπόιην θιπ πνπ παξνπζηάδνπλ ζεηηθέο απνθιίζεηο από ηνλ λόκν ηνπ Raoult, ελώ ηα κίγκαηα

4 ρισξνθόξκην-αθεηόλε, λεξό-νμηθό νμύ παξνπζηάδνπλ αξλεηηθέο απνθιίζεηο από ηνλ λόκν ηνπ Raoult Σην κέγηζην ή ζην ειάρηζην ε ζύζηαζε ηνπ πγξνύ είλαη ίδηα κε εθείλε ησλ αηκώλ Η ζύζηαζε θαη ην ζεκείν δέζεσο ζην κέγηζην ή ζην ειάρηζην ηαπηίδνληαη κε ηε ζύζηαζε θαη ην ζεκείν δέζεσο ηνπ αδενηξνπηθνύ κίγκαηνο γηα νξηζκέλε εμσηεξηθή πίεζε ΠΕΘΡΑΜΑΣΘΚΟ ΜΕΡΟ Γηα ηελ πεηξακαηηθή εύξεζε ησλ δηαγξακκάησλ κεηαβνιήο ηνπ ζεκείνπ δέζεσο ηεο πγξήο θάζεσο κε ηελ ζύζηαζε ηνπ δπαδηθνύ ζπζηήκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη ε ζπζθεπή ηνπ Σρήκαηνο 3 Σρήκα 3 Σπζθεπή κεηξήζεσλ ζεκείνπ δέζεσο δπαδηθώλ ζπζηεκάησλ Σηελ ηξίιαηκε θηάιε βάδνπκε 50ml θαζαξνύ πγξνύ Α Αλνίγνπκε ηελ βξύζε ώζηε ζηνλ ςπθηήξα λα ηξέρεη λεξό ηεο βξύζεο γηα λα γίλεηαη ε ςύμε Αλάβνπκε ηνλ ιύρλν θαη ζεξκαίλνπκε ηελ ηξίιαηκε θηάιε, κέρξη ην πγξό Α λα αξρίζεη λα βξάδεη, νπόηε κε ην ζεξκόκεηξν αθξηβείαο ηεο ζπζθεπήο βξίζθνπκε ην ζεκείν δέζεώο ηνπ Αθνύ απνκαθξύλνπκε ην ιύρλν, ώζηε λα ςπρζεί θαηά 5νC ηνπιάρηζηνλ ην πεξηερόκελν ηεο θηάιεο, ξίρλνπκε κε ηελ βνήζεηα ηνπ δηαρσξηζηηθνύ ρσληνύ 5 ml από ην πγξό Β Δπαλαθέξνπκε ην δηάιπκα ζε θαηάζηαζε βξαζκνύ ζεκεηώλνληαο ην θαηλνύξγην ζεκείν δέζεσο θαη επαλαιακβάλεηαη ε πξνεγνύκελε δηαδηθαζία, κε ηελ πξνζζήθε θάζε θνξά 5ml από ην πγξό Β, ώζπνπ ν όγθνο ηνπ πγξνύ λα γίλεη 50ml Κάζε θνξά έρνπκε βέβαηα ζεκεηώζεη ην ζεκείν δέζεσο ηνπ λένπ δηαιύκαηνο πνπ πξνθύπηεη Τέινο απνκαθξύλνπκε θαη ζβήλνπκε ηνλ ιύρλν, απνζπλδένπκε ηελ ηξίιαηκε θηάιε κε κεγάιε πξνζνρή, ηελ αδεηάδνπκε

5 θαη ηελ θαζαξίδνπκε Σηε θηάιε ηώξα βάδνπκε 50ml ηνπ πγξνύ Β, ζπλαξκνινγνύκε ηε ζπζθεπή θαη ζεξκαίλνπκε κε ηνλ ιύρλν κέρξη βξαζκνύ νπόηε βξίζθνπκε έηζη ην ζεκείν δέζεσο ηνπ πγξνύ Β Σην επόκελν ζηάδην, επαλαιακβάλνπκε ηελ εξγαζία πνπ θάλακε πξνεγνπκέλσο πξνζζέηνληαο θάζε θνξά 5ml ηνπ πγξνύ Α, κέρξη ζπλνιηθνύ όγθνπ 45ml, ζεκεηώλνληαο ηα ζεκεία δέζεσο ησλ δηαιπκάησλ πνπ πξνθύπηνπλ Τα απνηειέζκαηα απηά ηα δίλνπκε ζπγθεληξσηηθά ζε πίλαθα αθνύ κεηαηξέςνπκε ηελ θαη'όγθν πεξηεθηηθόηεηα πνπ ρξεζηκνπνηήζακε ζην πείξακα, ζε γξακκνκνξηαθά θιάζκαηα ησλ δύν ζπζηαηηθώλ Τν γξακκνκνξηαθό θιάζκα πρ ηνπ πγξνύ Α, ζε έλα δπαδηθό κίγκα είλαη N Α = n n g M g / M g / M gm g M g M [7] Τα βάξε ησλ δύν πγξώλ g Α, g Β βξίζθνληαη από ηελ θαη' όγθν πεξηεθηηθόηεηα πνπ ρξεζηκνπνηήζακε θαη ηηο ππθλόηεηέο ηνπο Μ Α θαη Μ Β είλαη ηα κνξηαθά ηνπο βάξε Πξέπεη λα ζεκεησζεί όηη ηα ζεκεία δέζεσο ησλ δηαιπκάησλ πνπ πξνθύπηνπλ αληηζηνηρνύλ θάζε θνξά ζηε ζύζηαζε ηεο πγξήο θάζεσο, ε νπνία θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ βξαζκνύ παξακέλεη ζηαζεξή κε ηελ βνήζεηα ηνπ θάζεηνπ ςπθηήξα, πνπ δελ αθήλεη ην ζύζηεκα λα απνζηάμεη Με βάζε ηηο ηηκέο ηνπ πίλαθα θαηαζθεπάδνπκε ηειηθά δηαγξάκκαηα κε ηεηαγκέλεο ηα ζεκεία δέζεσο θαη ηεηκεκέλεο ηα κνξηαθά θιάζκαηα Ν ηνπ πην πηεηηθνύ ζπζηαηηθνύ θαη γηα ηηο δύν θάζεηο ηνπ πεηξάκαηνο