Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy - stężenia

Nasza ocena:

3
Wyświetleń: 574
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy - stężenia - strona 1 Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy - stężenia - strona 2 Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy - stężenia - strona 3

Fragment notatki:

Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy  w U-rurce jest dokładną analogią ze zjawiskami ustalania się  równowagi w układach chemicznych. Dla dalszych rozważań  należy przyjąć, że wysokość poziomu cieczy w rurce będzie  analogią do  stężenia  substancji w reakcji chemicznej. Lewe  ramię U-rurki stanowi analogię lewej strony równania reakcji  chemicznej (a więc substratów reakcji), zaś prawe ramię  odpowiada produktom reakcji. Parcie słupa cieczy w ramieniu  U-rurki odpowiada potencjałowi chemicznemu substratów lub  produktów. Ciężar  właściwy  (" ro ") cieczy jest  odpowiednikiem  standardowego  potencjału chemicznego.  Podstawiając odpowiednie analogiczne terminy chemiczne,  Czytelnik bez trudu dokona przejścia od opisu poniższych  doświadczeń hydraulicznych z U-rurką, do opisu kinetyki  chemicznej prowadzącej do stanu równowagi.  Jeśli do lewego ramienia pustej U-rurki nalać pewną ilość cieczy, to w najniższym  punkcie U-rurki wystąpi parcie cieczy proporcjonalne do iloczynu  ciężaru  właściwego  (" ro ") cieczy i wysokości słupa w lewym ramieniu  P  =  ro  *  hl . Parcie jest  "siłą napędową" powodującą, że po otworzeniu kranika  Z  w dolnej części, ciecz  będzie się przelewać z lewej do prawej części U-rurki. Wynikiem obniżania się  poziomu w lewej części i wzrostu poziomu w prawym ramieniu jest zmniejszanie się  różnicy parć cieczy. Zmniejszanie się różnicy parć powoduje, że szybkość  przelewania się cieczy z każdą chwilą maleje. W stanie równowagi różnica parć  równa jest zero. Teoretycznie, wobec ciągłego zmniejszania się tej "siły napędowej",  na ustalenie się stanu równowagi potrzeba nieskończenie długiego czasu. Zamiast  operowania pojęciem "czasu reakcji", należy raczej stosować pojęcie "czasu  połówkowego reakcji". Nietrudno zauważyć, że szybkość przepływu zależy również  od tego jakiej cieczy użyje się do doświadczenia (np. wody czy miodu). Posługiwanie  się taką analogią hydrauliczną stwarza jednak dydaktyczną pułapkę. Słuchacze mają  pokusę aby uznać, że stan równowagi istnieje  tylko  wtedy, gdy poziomy cieczy w obu  ramionach  są równe . I analogicznie,  błędnie  wnioskują że  stan  równowagi  chemicznej jest to stan, gdy stężenia substratów i produktów są  sobie  równe  (czyli tylko wtedy gdy wydajności równe są 50%).  Obraz bardziej zbliżony do typowej sytuacji istniejącej podczas reakcji chemicznej  będzie miał miejsce wtedy, gdy w lewym i prawym ramieniu U-rurki będą znajdowały  się dwie  różne  ciecze, np. woda (w lewym) i rtęć (w prawym). Opis zachodzących 

(…)

… w pojemniku jest równe 0,3 MPa (nadciśnienie), to
ciśnienie bezwzględne wynosi 0,3 MPa + 0,1 MPa = 0,4 MPa (0,1 MPa to ciśnienie
atmosferyczne).
Przed upowszechnieniem układu SI ciśnienie manometryczne zaznaczało się przez
dodanie litery n po symbolu wymiaru ciśnienia. Dla odróżnienia, ciśnienie absolutne
zaznaczało się przez dodanie litery a, tzn. w przytoczonym przykładzie ciśnienie
byłoby podane jako 3…
… w pojemniku jest równe 0,3 MPa (nadciśnienie), to
ciśnienie bezwzględne wynosi 0,3 MPa + 0,1 MPa = 0,4 MPa (0,1 MPa to ciśnienie
atmosferyczne).
Przed upowszechnieniem układu SI ciśnienie manometryczne zaznaczało się przez
dodanie litery n po symbolu wymiaru ciśnienia. Dla odróżnienia, ciśnienie absolutne
zaznaczało się przez dodanie litery a, tzn. w przytoczonym przykładzie ciśnienie
byłoby podane jako 3…
… i produktów są
sobie równe; zrównują się również szybkości reakcji "w prawo" i "w lewo". W stanie
tym stężenia substratów i produktów nie są najczęściej identyczne, lecz spełniają
warunek:
K = [produkty] : [substraty] = constans
(nawiasy kwadratowe oznaczają stężenia odpowiednich substancji w stanie
równowagi). Wartość liczbowa stałej równowagi "K" jest proporcjonalna
do standardowego potencjału chemicznego…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz