Термодинамические расчеты в электронных таблицах в составе учебного мультимедийного комплекса, страница 11

[=HInT(A11;A12;C9:G9)].

В любом варианте ввода именно такая запись должна появиться в ячейке I12, если в качестве разделителя списков в операционной системе определена точка с запятой. В соседней ячейке (H12) вычислите изменение энтальпии при испарении воды: [=H9*I9]. Скопируйте ячейку I12 и вставьте ее в ячейку I13. Прибавьте сюда же значения из ячеек H12 и I12. В ячейке I13 должно получиться формула:

[=HInT(A12;A13;C10:G10)]+H12+I12],

которая и позволяет получить искомый результат. На следующем рисунке представлен вид участка листа электронных таблиц с исходными данными и результатами расчета.

Рис. 11. Результаты расчета с использованием функции HInT изменения энтальпии H2O при ее нагреве от 298.15 К до 2000 К

Значения, полученные в этом варианте расчета, несколько отличаются от тех, которые были получены путем непосредственных вычислений (см. стр. 22, рис. 9). Разница связана исключительно с тем, что в последнем варианте значение температуры кипения воды взято из базы данных (ячейка Н9), где оно округлено до целых, а в предыдущем расчете использовалось точное значение – 373.15 К.

Применение функций высокой степени интеграции: HFT, SFT и GFT позволяет сразу найти значение энтропии, изменения энтальпии или изменения энергии Гиббса какого-либо вещества при заданной температуре с учетом всех полиморфных модификаций и агрегатных превращений при промежуточных температурах в заданном интервале. Возможен расчет и для состояния переохлажденной жидкости.

В качестве примера сравним энтропию гематита при температуре 1700 К в термодинамически устойчивом состоянии g–модификации и в состоянии переохлажденной жидкости. Для такого расчета в дополнении к данным, представленным на рис. 5 потребуется значение энтропии гематита при температуре 298.15 К. Оно, в частности, присутствует на рис. 3 и составляет 87.5 Дж/(моль·К). Введите с клавиатуры это значение, например, в ячейку А12. В соседней в ряду ячейке (В12) укажите заданную температуру.

Для расчета энтропии гематита при заданной температуре в термодинамически устойчивом состоянии в ячейке С12 активизируйте эту ячейку и вызовите функцию SFT. В появившемся окне в поле ввода «S298» укажите ссылку на ячейку А12, в следующем поле (Тх) – ссылку на ячейку В12, а в последнем поле следует указать диапазон ячеек, включающий температурные коэффициенты теплоемкостей, температуры и изменения энтропии превращений для всех модификаций, начиная от устойчивой при температуре 298.15 и заканчивая g–модификацией. Для этого надо активизировать указателем мыши ячейку С2, удерживая нажатой левую клавишу мыши, перевести курсор на ячейку I4 и отпустить клавишу. В окне должно появиться указание диапазона – С2:I4. После нажатия кнопки ОК в ячейке С12 должен появиться результат, а записанная формула должна иметь вид: [=SFT(A12;B12;C2:I4)]. С таким же успехом эту формулу можно ввести с клавиатуры.

Расчет энтропии гематита при той же температуре в состоянии переохлажденной жидкости отличается от предыдущего только тем, что в диапазон модификаций и агрегатных состояний следует включить и жидкое состояние гематита. Поэтому формула в ячейке С13 должна иметь вид: [=SFT(A12;B12;C2:I5)]. Вычислите в ячейке С14 разность между этими двумя значениями энтропии. Результат расчета представлен на следующем рисунке.

Рис. 12. Результаты расчета энтропии гематита при температуре 1700 К в термодинамически устойчивом состоянии g–модификации и в состоянии переохлажденной жидкости с использованием функции SFT

Как и следовало ожидать, при одинаковой температуре энтропия гематита в состоянии переохлажденной жидкости существенно больше, поэтому разность значений получилась отрицательной.

Использование надстройки

Это наиболее удобный для работы вариант, поскольку в этом случае термодинамические функции доступны всегда, независимо от того, какие книги электронных таблиц являются открытыми в данный момент. Для его реализации требуется некоторая предварительная подготовка. Во-первых, надо располагать специальным файлом надстройки, который в авторском варианте имеет название TDF.xla. Его следует поместить в папку, в которой находятся другие файлы надстроек (*.xla). Обычно их можно найти по цепочке: \Program Files\Microsoft Office\Office\Library\, но могут быть и другие варианты. Если это удастся сделать, то в книге Excel в меню «Сервис» ® «Надстройки» появится пункт «Термодинамические функции» (возможно, просто название файла –TDF), который и следует отметить.