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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表面张力热力学属性探究(Ⅱ)

已有 363 次阅读 2024-6-5 17:51 |系统分类:教学心得

       本文拟在文献[1,2]基础上,继续探究热力学表面张力数据系统的构建,供参考.

  1. 热力学表面张力数据标准

    拉脱法与热力学无关,直接用拉脱法获取的不同温度下蒸馏水的表面张力数据做热力学标准不合适.

    在推理及演算的前提下,笔者提出新的热力学表面张力数据标准,参见如下表1所示:

                                        表1. 标态不同温度下蒸馏水的热力学表面张力数据

    温度(/℃)05101520253035
    γ/(105N·m-1)75.8375.0974.3673.6272.8872.1471.470.66
    温度(/℃)35405060708090100
    γ/(105N·m-1)70.6669.9268.4566.9765.4964.0162.5461.07

    准静态过程假说指定以表1数据为基准,获取不同温度下其它纯组分物质的表面张力;物质的表面张力

相对值.

    2. 甲醇/乙醇表面张力热力学模拟

       25℃时,甲醇(AR)与乙醇(AR)的相关热力学性质参见如下表2所示:

                                                     表2. 25℃时,甲醇(AR)与乙醇(AR)的相关热力学性质

image.png

        25℃时甲醇/乙醇混合液配制时的体积比参见如下表3所示: 

                                                            表3. 25℃时甲醇/乙醇混合液配制时的体积比

image.png 

    2.1 甲醇/乙醇表面张力热力学模拟公式

          甲醇/乙醇表面张力热力学模拟公式主要有:

          image.png                                            (1)

          image.png                                 (2)

          image.png                       (3)

         image.png           (4)

       式(1)、(2)、(3)及(4)中“i”代表甲醇或乙醇;“μiGini”分别代表i组分的化学势、吉布斯能及物质的量;“γG”分别代表理想液态混合物的表面张力与吉布斯能;“As”代表理想液态混合物的表面积.            

   3.甲醇/乙醇表面张力热力学模拟结果

      甲醇/乙醇混合液表面张力模拟结果参见如下表4及表5所示:

                                                   表4. 25℃时甲醇/乙醇混合液表面张力模拟结果1

image.png

                                                         表5. 25℃时甲醇/乙醇混合液表面张力模拟结果2

image.png

  4. 结果讨论

        由表3及4结果可知:当将25℃“γ蒸馏水=72.14×10-3N/m”换成“γ蒸馏水=72.14×105N/m”时,

        则:γ甲醇=22.07×105N/m,γ乙醇=21.97×105N/m.

       此时理想液态混合物中任一组分化学势的计算公式,即式(2)可直接使用,甲醇/乙醇理想液态混合物

的表面张力模拟数据合理.

       需指出,拉脱法获取的蒸馏水表面张力系数,对整个热力学表面张力数据体系而言,仅相当一个标准;

现将其单位由“10-3N/m”换成“105N/m”,数学逻辑是讲得通的;并且可最大限度利用已有表面张力数据.  

 5. 结论

    25℃时,γ蒸馏水=72.14×105N/m,γ甲醇=22.07×105N/m,γ乙醇=21.97×105N/m.

 参考文献

[1]余高奇.  表面张力的热力学属性探究.科学网博客,2023,12.

[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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