Расчет термодинамических свойств при высоких температурах: Учебный мультимедийный комплекс

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

А.М. Панфилов, Н.С. Лямкина

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Учебный мультимедийный комплекс

Подготовлено кафедрой «Теория металлургических процессов»

Научный редактор: проф., д-р хим. наук А.И. Сотников

Методические указания по расчету термодинамических свойств простых веществ и соединений и их изменений в химических реакциях, происходящих при температурах, характерных для металлургических производств, по курсам «Физическая химия» и «Физико-химия металлургических систем и процессов» для студентов всех специальностей металлургического профиля

Описан алгоритм расчета термодинамических свойств и их изменений для простых веществ и соединений при высоких температурах с учетом полиморфных и фазовых превращений, в том числе для состояния переохлажденных жидкостей и разных вариантов выбора стандартного состояния. Приведен пример реализация алгоритма в пакете электронных таблиц с использованием специализированных функций и базы данных по термодинамическим свойствам

Ó ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006

Екатеринбург

Учебное электронное мультимедийное издание

Панфилов Александр Михайлович

Лямкина Наталья Сергеевна

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Редактор

Компьютерная верстка

Рекомендовано РИС ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

Разрешен к публикации

Электронный формат – PDF

Формат 60х90 1/8                 Объем 1,5 уч.-изд. л.

Издательство ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

e-mail: sh@uchdep.ustu.ru

Информационный портал

ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

http://www.ustu.ru

Оглавление

Введение.............................................................................................................. 4

Температурная зависимость теплоемкости. Полиморфные модификации и полиморфные превращения........................................................................................................ 7

Расчет изменений основных термодинамических свойств при высоких температурах 12

Состояние переохлажденной жидкости и его роль в расчете свойств компонентов растворов........................................................................................................................... 18

Выбор стандартных состояний реагентов........................................................ 22

Расчет значений термодинамических свойств веществ и их изменений в химических реакциях при высоких температурах............................................................................... 26

Введение

Расчет термодинамических свойств и их изменений при высоких температурах, в частности, констант равновесия процессов, происходящих в металлургических агрегатах, реализуется существенно сложнее, чем аналогичные расчеты для термодинамических систем при низких температурах. Для последних опубликованы систематизированные справочные данные, например [1], и разработаны простые и удобные алгоритмы, самый распространенный из которых, по-видимому, уравнение Шварцмана-Темкина. Вычислительные трудности были минимизированы так, чтобы решение могло быть получено с использованием простейших вычислительных приспособлений – логарифмических линеек и калькуляторов.

В совокупности эти разработки в рамках учебного процесса позволяли решать задачи, в некоторой степени приближенные к появляющимся в практике работы инженера-химика и, в существенно меньшей степени, – инженера-металлурга. В современных условиях реализация этих алгоритмов на персональных компьютерах выглядит примитивно, поскольку при этом очевидно игнорируются возможности, заложенные в программное обеспечение для инженерной работы, например, электронные таблицы. В то же время, по объективным причинам необходимо исключать использование в учебном процессе калькуляторов и печатных справочных изданий.

Существенными особенностями высокотемпературных процессов, усложняющими термодинамические расчеты и не учитываемыми поэтому в существующих алгоритмах, являются следующие:

· При нагреве от традиционной исходной температуры 298.15 К до температуры процесса многие реагенты претерпевают несколько фазовых превращений, включая полиморфные превращения и изменение агрегатного состояния (плавление, кипение), учет которых, например, в уравнении Шварцмана-Темкина не предусмотрен, а необходимые данные (температуры и теплоты фазовых превращений) фрагментарно представлены