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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甲醇物质的量分数对“甲醇/乙醇”混合体系表面张力的影响

已有 1036 次阅读 2024-6-6 12:48 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说[1,2]探究甲醇物质的量分数(x甲醇)对“甲醇/乙醇”理想液态混合物表面张

力(γ)的影响,供参考.

 1.“甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力的计算公式

       关于“甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力,准静态过程假说提供的计算公式参见如下式(1)、

(2)及(3)所示:

        image.png          (1)

         image.png               (2)

            image.png                       (3)

       image.png        (4) 

       式(1)、(2)、(3)及(4)中“Giμinixi”分别代表“甲醇/乙醇”理想液态混合物中任一组分

的吉布斯能、化学势、物质的量及物质的量分数;“GγAs”代表理想液态混合物的吉布斯能、表面张力及

表面积;本计算体系,理想液态混合物[3]As≡1.5518×10-2m2;另“μi*”代表均相纯i组分的化学势.

 2. “甲醇/乙醇”理想液态混合物的体积配比

      研究选用的“甲醇/乙醇”理想液态混合物的体积配比参见如下表1所示:

                                                          表1.“甲醇/乙醇”理想液态混合物的体积配比

image.png 

3.“甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力的计算结果

 “甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力的计算参见如下表2及3所示:

                                表2.“甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力的计算结果Ⅰ

image.png                                                                    表3.“甲醇/乙醇”理想液态混合物热力学表面张力的计算结果Ⅱ

image.png 

   4. 结果讨论    

       甲醇物质的量分数(x甲醇)对“甲醇/乙醇”理想液态混合物表面张力(γ)的影响,参见如下图1所示:    

image.png

                                            图1. 甲醇物质的量分数对“甲醇/乙醇”混合体系表面张力的影响

        图1中横坐标是甲醇物质的量分数“x甲醇”;纵坐标是“甲醇/乙醇”理想液态混合物的表面张力(γ).

        图1为开口向上的抛物线;

        图1显示:随着甲醇物质的量分数增大,“甲醇/乙醇”理想液态混合物的表面张力减小;

        当x甲醇=-b/(2a)=8.7474/(2×8.649)=0.5057时,γ极小=19.67×105N/m;

        随着甲醇物质的量分数继续增大,“甲醇/乙醇”理想液态混合物的表面张力亦增大.

        结合式(1)、(2)、(3)及(4),并整理可得:

          image.png          (5)

       式(5)中“kRTAs”均为常数,甲醇物质的量分数(x甲醇)对“甲醇/乙醇”理想液态混合物表面

张力(γ)的影响是非线性关系.

    5. 结论   

     ⑴image.png;

     ⑵随着甲醇物质的量分数增大,“甲醇/乙醇”理想液态混合物的表面张力逐渐减小;

x甲醇=-b/(2a)=8.7474/(2×8.649)=0.5057时,γ极小=19.67×105N/m;继续增大甲醇物质的量分数,“甲

醇/乙醇”理想液态混合物的表面张力亦增大.

 参考文献

[1]余高奇. 表面张力热力学属性探究(Ⅱ) .科学网博客,2024,6.

[2]余高奇.理想液态混合物的热力学表面张力与相对化学势的计算. 科学网博客,2024,6. 



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