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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乙醇水溶液表面张力的热力学模拟

已有 1727 次阅读 2024-5-30 01:15 |系统分类:教学心得

       本文拟在前期工作[1,2]基础上,继续模拟20℃时乙醇水溶液的表面张力,供参考.

       20℃时,乙醇(AR)与蒸馏水(AR)的相关热力学性质参见如下表1所示:

                           表1. 20℃时,乙醇(AR)与蒸馏水(AR)的相关热力学性质

              image.png 

 1. 乙醇水溶液表面张力模拟原理

       通常情况下乙醇与水可以以任意比例互溶,乙醇的水溶液并不是理想液态混合物.

      为表面张力模拟方便,忽略乙醇水溶液的体积效应,100ml乙醇水溶液的表面积(As)仍按1.5518×10-2m2计.

      乙醇水溶液表面张力模拟公式参见如下式(1)所示:

      image.png             (1)    

      乙醇水溶液配制时的体积比参见如下表2所示:

                                                            表2. 20℃时乙醇水溶液配制时的体积比

image.png

 2.乙醇水溶液表面张力模拟结果

         乙醇水溶液表面张力模拟结果参见如下表3及表4所示: 

                                                     表3. 20℃时乙醇水溶液表面张力模拟结果1

         image.png 

                                                       表4. 20℃时乙醇水溶液表面张力模拟结果2

image.png

   3.结果讨论

       由表3及表4数据可绘制得到20℃时乙醇水溶液的表面张力与蒸馏水的物质的量分数关系图,参见如下

图1所示:

image.png 

                                            图1. 20℃时乙醇水溶液的表面张力与蒸馏水的摩尔分数关系 

       图1中乙醇水溶液表面张力(γ与蒸馏水的物质的量分数[x(蒸馏水)]函数关系为:

       image.png      (2)

       相关系数:image.png                    (3)

       由于蒸馏水的表面张力远大于乙醇,随着蒸馏水含量增加,乙醇水溶液的表面张力一定增大. 图1及表3、4

的数据均证实了这一点.

  4. 结论   

     ⑴image.png ;

     ⑵ 随着蒸馏水含量增加,乙醇水溶液的表面张力增大.

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. 



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