Термодинамика. Растворы: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физическая химия», страница 4

2.  Для каждой группы результатов совместных измерений (); (), …; (); …; () найти , затем рассчитать среднеарифметическое значение :

а погрешность определения величины вычислить обычным путем:

            Систематическую погрешность косвенных измерений, как и прямых, можно оценить путем сравнения  с результатами расчетов, выполненных с использованием справочных данных.

3.6 Требуемая точность вычислений. Целесообразное число значащих цифр в представлении результатов измерений

Во всех случаях нужно придерживаться следующего правила. Погрешность, получающаяся в результате вычислений, должна быть на порядок (т.е. в 10 раз) меньше суммарной погрешности измерений. При этом можно быть уверенным, что в процессе арифметических операций мы ощутимым образом не исказили результата.

            Как окончательный результат вычислений записывают числа только с верными цифрами и одной сомнительной (так называется цифра того разряда, в котором содержится первая значащая цифра ошибки). Неверные цифры (правее сомнительной) отбрасывают с соблюдением правил округления. Следовательно, максимальная ошибка округления составит 5 единиц ближайшего отброшенного результата.

3.7 Оценка значимости изменения измеряемой величины

При выполнении предлагаемых лабораторных работ следует руководствоваться правилом: если изменение измеряемой величины превосходит утроенную среднеквадратичную погрешность, то это изменение значимо и является проявлением физико-химической закономерности. В противном случае обычно считают, что измеряемая величина изменялась под действием случайных факторов.

4. ТЕРМОДИНАМИКА

Работа № 1. ИЗУЧЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДА ЕГО ДИОКСИДОМ

            Целью работы является изучение температурной зависимости равновесного состава газовой фазы в системе «углерод-СО-СО₂» при постоянном давлении. Изучаемая реакция газификации твердого углерода углекислым газом

имеет большое значение в металлургической практике, осуществляется во многих металлургических агрегатах, например, в доменных печах и вагранках.

            Выполнение данной работы требует знания раздела «Химическое равновесие», включая правило фаз Гиббса, понятие константы равновесия реакции, уравнения изобары и изотермы химической реакции.

Теоретическая часть

            Равновесная система, состоящая из твердого углерода и смеси газов СО-СО₂, обладает двумя степенями свободы, что следует из правила фаз Гиббса:

Бивариантность системы означает, что из трех параметров, однозначно характеризующих состояние системы (температура T, общее давление p, концентрация одного из двух компонентов газовой фазы, например %СО, только два могут варьироваться произвольно при неизменных числе и природе равновесных фаз. Если в качестве независимых параметров выбрать внешние, то есть температуру и общее давление, то состав газовой фазы может быть найден из уравнения связи параметров. Этим уравнением является выражение для константы равновесия реакции (11)

            При небольших давлениях термодинамическая активность чистого конденсированного вещества равна единице (), а  состояние реальных газов можно приближенно описать уравнением Менделеева-Клапейрона, тогда активность компонента газовой смеси

            В этом соотношении и – соответственно парциальное давление компонента в данных условиях и в стандартном состоянии. Поскольку атм, то для компонентов системы (11)

если давления измерены в атмосферах.

            Следует обратить внимание на то обстоятельство, что активность газа как величина безразмерная, лишь численно равна его парциальному давлению, выраженному в атмосферах.

            С учетом сказанного выражение (13) для константы равновесия принимает вид