The Antoinovy konstanty jsou tři parametry, které se objevují v empirickém vztahu mezi tlakem nasycených par a teplotou pro čisté látky. Závisí na každé látce a předpokládá se, že jsou v určitém teplotním rozmezí konstantní.
Mimo tento rozsah mění Antoinovy konstanty svou hodnotu. Konstanty souvisí pomocí rovnice vytvořené v roce 1888 francouzským inženýrem Louisem Charlesem Antoinem (1825-1897).
Rejstřík článků
Nejběžnějším způsobem vyjádření funkce Antoine je:
V tomto vzorci P představuje tlak nasycených par vyjádřený v milimetrech rtuti (mmHg), T je teplota, která byla nezávislou proměnnou, a je vyjádřena v ℃.
A, B a C jsou konstanty nebo parametry Antoinova vzorce.
Důležitost tohoto vzorce, který je empirický, poskytuje jednoduchý analytický výraz, který lze snadno použít při termodynamických výpočtech..
Antoinův vzorec není jedinečný, existují přesnější výrazy, které jsou rozšířením tohoto vzorce, ale s nevýhodou, že mají šest nebo více parametrů a jejich matematické vyjádření je složitější, což znemožňuje jejich použití při termodynamických výpočtech..
Protože Antoinův vzorec měří tlak nasycených par, je nutné vysvětlit, z čeho se skládá.
Kapalina se vloží do skleněné ampule nebo jiné nádoby. Z blistru je odstraněn veškerý vzduch. Sestava se umisťuje do termální lázně, dokud se nedosáhne rovnováhy..
Na začátku je vše tekuté, ale protože existuje vakuum, rychlejší molekuly začínají opouštět kapalinu a tvoří plyn stejné látky jako kapalina..
Výše uvedený proces je vypařování a jak se to stane, tlak par se zvyšuje.
Některé z molekul par ztrácejí energii a znovu se připojují k kapalné fázi látky, což je proces kondenzace.
Pak nastanou dva procesy současně, odpařování a kondenzace. Když z kapaliny, ke které jsou do ní zabudovány, vyjde stejný počet molekul, a dynamická rovnováha a v tomto okamžiku nastává maximální tlak par známý jako tlak nasycení.
Je to tento tlak nasycení par, který Antoinův vzorec předpovídá pro každou látku a každou teplotu..
U některých pevných látek dochází k podobnému jevu při přechodu z pevné fáze do plynné fáze přímo bez průchodu kapalnou fází, v těchto případech lze také měřit tlak nasycených par.
Není snadné stanovit teoretický model vycházející z prvních principů, protože se jedná o změny v kinetické energii molekul, které mohou být translační, rotační a vibrační s vnitřní energií molekulárních vazeb. Z tohoto důvodu se v praxi používají empirické vzorce.
Neexistuje žádná teoretická metoda k získání Antoinových konstant, protože jde o empirický vztah.
Získávají se z experimentálních údajů každé látky a úpravou tří parametrů A, B a C tak, aby minimalizovaly kvadratický rozdíl (metoda nejmenších čtverců) predikce s experimentálními údaji..
Pro koncového uživatele, kterým jsou obecně chemičtí inženýři, jsou v chemických příručkách tabulky, kde jsou tyto konstanty uvedeny pro každou látku a které udávají maximální a minimální teplotní rozsah, ve kterém jsou použitelné..
K dispozici jsou také online služby, které dávají hodnoty konstant A, B a C, jako je tomu v případě DDBST GmbH Onlines Services.
Pro stejnou látku může existovat více než jeden platný teplotní rozsah. Poté se v závislosti na pracovním rozsahu vybere jedna nebo druhá skupina konstant.
Problémy se mohou objevit, pokud se pracovní rozsah teplot pohybuje mezi dvěma rozsahy platnosti konstant, protože tlakové předpovědi vzorce se v hraniční zóně neshodují.
Najděte tlak páry vody při 25 ° C.
Konzultujeme tabulky, abychom určili konstanty Antoina.
Existují dva rozsahy pro vodu:
Mezi 1 100 a 100 ℃ a mezi 99 ℃ až 374 ℃.
Protože nás zajímá 25 25, vezmeme první rozsah, ve kterém jsou hodnoty Antoinových konstant:
A = 8,07 131
B = 1730,63
C = 233,426
P = 10 ^ (8,07131 - 1730,63 / (25 + 233,426))
Nejprve vypočítáme exponent: 1,374499
P = 10 ^ 1,374499 = 23,686 mmHg = 0,031166 atm
Tyto výsledky jsou interpretovány takto:
Předpokládejme, že je čistá voda umístěna do vzduchotěsné nádoby, ze které byl vzduch odstraněn pomocí vakuové pumpy..
Nádoba s vodou se umístí do termální lázně o teplotě 25 ° C, dokud nedosáhne tepelné rovnováhy..
Voda v hermetické nádobě se částečně odpařuje, dokud nedosáhne tlaku nasycených par, což není nic jiného než tlak, při kterém je nastolena dynamická rovnováha mezi kapalnou fází vody a parní fází..
Tento tlak se v tomto případě ukázal být 0,031166 atm při 25 °.
Najděte tlak páry vody při 100 ° C.
Konzultujeme tabulky, abychom určili Antoinovy konstanty. Existují dva rozsahy pro vodu:
Mezi 1 100 a 100 ℃ a mezi 99 ℃ až 374 ℃.
V tomto případě je sledovaná teplota ve dvou rozmezích.
Použijeme první z rozsahů [1 ℃, 100 ℃]
A = 8,07 131
B = 1730,63
C = 233,426
P = 10 ^ (8,07131 - 1730,63 / (100 + 233,426))
Nejprve vypočítáme exponent: 2,8808
P = 10 ^ 1,374499 = 760,09 mmHg = 10001 atm
Dále použijeme druhý z rozsahů [99 ℃, 374 ℃]
V tomto případě jsou konstanty
A = 8,14019
B = 1810,94
C = 244,485
P = 10 ^ (8,14019 - 1810,94 / (100 + 244,485))
Nejprve vypočítáme exponent: 2,88324
P = 10 ^ 2,88324 = 764,2602 mmHg = 1,0056 atm
Mezi oběma výsledky je procentní rozdíl 0,55%.
Zatím žádné komentáře