余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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苯/甲苯混合溶液表面张力的热力学模拟

已有 1458 次阅读 2024-5-29 21:59 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说[1,2],模拟苯(AR)与甲苯(AR)混合溶液表面张力,供参考.

       25℃时苯与甲苯的相关热力学性质参见如下表1所示:

                                                          表1. 25℃时苯与甲苯的相关热力学性质

image.png

 1.表面张力模拟原理

     苯与甲苯混合体系属于紧邻同系混合物,可近似视为理想液态混合物,混合过程:

        ΔmixV=0                                (1)

       式(1)显示,与甲苯混合前后VV甲苯保持恒定.

      对于均相纯组分体系,准静态过程假说认为: 

       image.png                         (2) 

        式(2)中“G”代表苯或甲苯的吉布斯能;“μ代表苯或甲苯的化学势;“n代表苯或甲苯物质的量;“γ

苯与甲苯混合液的表面张力;“As”代表苯与甲苯混合液的表面积.

       设100ml苯与甲苯的混合液用直径为28mm的圆柱形容器盛装,则:

       As=2πr2+2πrh         (3)

       h=100ml/πr2            (4)

       式(3)、(4)中“r”代表圆柱形容器的半径,r=28mm/2=14mm;“h”代表容器内盛装混合液的高

度, 则:

            h=100cm3/[3.14×(1.4cm)2]=16.25cm                                                     (5)

            As=2×3.14×(1.4cm)2+2×3.14×1.4cm×16.25cm=1.5518×10-2m2           (6)

        结合式(2)及(6)可得:

        image.png                                           (7)

       式(7)即为苯/甲苯混合液表面张力的模拟公式,式(7)中校正因子F=10-8.

        苯/甲苯混合液配制时的体积比参见如下表2所示:

                                                       表2. 25℃时甲醇/乙醇混合液配制时的体积比

image.png

   2. 苯/甲苯混合液表面张力的模拟结果

        苯/甲苯混合液表面张力模拟结果参见如下表3及表4所示:

                                                   表3. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果1

        image.png 

                                                             表4. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果2

image.png

 3.结论

      25℃时苯与甲苯混合溶液表面张力模拟公式为:

       image.png .

参考文献

[1] 余高奇.校正因子与相对化学势的计算. 科学网博客, 2024,5.

[2] 余高奇.甲醇/乙醇混合溶液表面张力的热力学模拟.科学网博客,2024,5. 



https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1436129.html

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