Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Химия /

РГР по физхимии

Документ 1 | Документ 2



Скачать реферат


РАСЧЕТНО ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По Предмету «Физико-химические основы

технологии электронных средств»

Вариант № 25

Преподаватель:

Вигдорович Е.Н.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИЙ

1. Используя втрое приближение рассчитать значение свободной энергии Гиббса для заданной реакции и температуре и рассчитать константу равновесия Кр

Данные для расчета:

SiHCl3=Si+HCl+Cl2

Температура 700°С

Вещество SiH3Cl Si HCl Н2

-∆H298 Кдж/моль 172,8 0 88,3 0

S298 Дж/моль град 239,2 75,4 178,4 125,2

Cp Дж/моль град 48,2 23,8 27,8 27,5

Втрое приближение

∆ Cp=const=a

тогда ∆ZT=∆H298 – T ∆S298 + a T M

где М= lnT/298-1+298/T

Для расчета химических и тепло химических процессов, протекающих при постоянном давлении, необходимы данные по двум термодинамическим свойствам каждого вещества, участвующего в этих процессах: энтальпии ∆HТ и энтропии ∆SТ. Например для обратимой реакции

aA + bB = cC+ dD

∆HТ = -a∆HA - b∆HB + c∆HC + d ∆HD

Аналогично можно записать для ∆SТ, ∆Cp

Значение ∆HТ, ∆SТ и ∆Cp для продуктов реакции берутся со знаком "+", а значения для исходных веществ со знаком "-".

∆HТ = -∆HSiH3Cl + ∆HSi + ∆HHCl + ∆HН2 = 172800-88300=84500 Дж/моль

∆SТ = -∆SSiHCl3 + ∆SSi + ∆SHCl + ∆SCl2 = -239,2+75,4+178,4+125,2=139,8Дж/моль град

∆CpТ = -∆CpSiHCl3 + ∆CpSi + ∆CpHCl + ∆CpCl2 = -48,2+23,8+27,8+27,5= 30,9Дж/моль град

М= lnT/298-1+298/T= ln973/298-1+298/973= 0,489559866

∆ZT=∆HT – T ∆ST - a T M= -66244,36

Константа равновесия связана с изобарно-изотермическим потенциалом (свободной энергией Гиббса) соотношением

lnKp=-∆ZT /RT

lnKp= 66244,36/8,314*973=8,19

Kp= exp(8,2)= 3600,8

2. Рассчитать изменение lnKp в интервале температур 500-1000°С и построить зависимость в координатах lnKp = f(1/T)

∆ Cp=const=a

М= lnT/298-1+298/T

∆ZT=∆H298 – T ∆S298 + a T M

lnKp=-∆ZT /RT

Температура, С° 500 600 700 800 900 1000

lnKp 4,93 6,72 8,19 9,42 10,47 11,38

3. Рассчитать равновесную температуру процесса

∆ZT=0

М= lnT/298-1+298/T

∆ZT=∆H298 – T ∆S298 + a T (lnT/298-1+298/T) =∆H298 – T ∆S298 + a T lnT/298 - a T +298a

∆H298 – T ∆S298 + a T lnT/298 - a T +298a =0

∆H298 = 84500; ∆S298= 139,8; a = ∆Cp=30,9;

T=581 K

4. Сделать заключение о направлении и характере протекания реакции.

Если ∆ZT отрицательно, то реакция протекает в прямом направлении, если положительно, то в обратном.

В данной реакции значение ∆ZT (∆ZT=-66244,36) отрицательно, следовательно реакция протекает в прямом направлении.

Если численное значение Kp велико, то равновесие в реакции сдвинуто в образования продуктов реакции.

В данной реакции значение Kp (Kp= 3600,8) велико, следовательно равновесие в реакции сдвинуто в продуктов реакции.

Если зависимость lnKp = f(1/T) возрастающая, то реакция идёт с поглощением тепла, если убывающая – с выделением.

На графике видно, что зависимость lnKp = f(1/T) возрастающая, следовательно реакция идёт с поглощением тепла

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ

1. Коротко описать механизм образования сплошной металлической пленки при вакуумном напылении

Возможны три варианта поведения атомов газовой фазы после соударения их с подложкой. Адсорбированные атомы могут мигрировать по поверхности и, сталкиваясь с другими атомами, образовывать скопления адсорбированных атомов. Такие агрегаты должны быть более стабильны, чем отдельные адсорбированные атомы, поскольку меду между атомами в скоплениях существуют силы связи, характеризуемые энергией конденсации. Однако до тех пор пока скопления имеют очень малые размеры, отношение их поверхности к объему весьма велико. Такие скопления обладают высокой поверхностной энергии, что делает их менее стабильными, так как большая величина поверхностной энергии приводит к увеличению давления пара над поверхностью по сравнению с массивным конденсатом, и следовательно, к диссоциации этих скоплений . Добавление ещё одного атома к скоплению критического размера повышает устойчивость такого скопления, а удаление – к снижению.

2. Рассчитать объемную свободную энергию материала

Данные для расчета

Металл Температура, С° lgP=A-B/T 1(1000C) эрг/см2 ∆/∆T

A B

Ni 700 11,396 18881 1550 0,42

a1=2π; a2= π; a3=2π/3; 2=0,81; 1=500

fv=(-RT/V)/ln(NK/NH)

NK/NH=PT/P298

lgPT=11,396-18881/973= -8

lgP298=11,396-18881/298= -53

lg(PT/P298)= lgPT -lgP298= 45

R/V=3,73*105

fv=(-973*3,73*105*10-6)/ 45=-8,1*1012 эрг/м2

3. Рассчитать критический размер скопления, т.е. минимальную толщину сплошной пленки

r*= -2(a11+a22-a32) / 3a3fV= 3,85*10-10 м

4. Рассчитать критическую свободную энергию конденсации металлической пленки

∆F*= 4(a11+a22-a32)3 / 27a3f2V= 10-15 эрг/м

5. Рассчитать скорость роста пленки

I=K exp(-m∆F*/kt)

m=10-3

k=1,38*10-16

I=K e-m∆F*/kt=9,99993*10-11 м/с

6. Найти время, необходимое для образования сплошной пленки

τ = r*/I= 3,85 с

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

1. Для заданного типа химического источника тока рассчитать ∆GT для стандартных условий: 25° C, aBO=1

Для заданного типа химического источника тока рассчитать ∆GT для стандартных условий: 25° C, aBO=1

HgO + Zn= ZnO(раств) + Hg

Вещество HgO Zn ZnO Hg

-∆H298 Кдж/моль 90,9 0 348,3 0

S298 Дж/моль град 70,5 78,2 43,5 42,6

∆HТ = -∆H HgO - ∆H Zn + ∆H ZnO + ∆H Hg =90900-348300= -257400Дж/моль

∆SТ = -∆S HgO - ∆S Zn + ∆S ZnO + ∆S Hg = -70,5-78,2+43,5+42,6=-62,6Дж/моль град

∆GT= ∆H-T∆S= -195238,2 Дж

2. Рассчитать электродвижущую силу Ео для стандартных условий

∆GT= ∆H-T∆S= - nFEo

Eo= -∆GT/nF

F=96493

Eo= 1,01 В

3. Рассчитать электродвижущую силу Ео при температурах: -25°C, 0°C, +25°C, +50°C

∆GT= ∆H-T∆S

Eo= -∆GT/nF

Температура, С° -25 0 25 50

Ео, В 1,2468 1,23873 1,2306 1,22251

4. Рассчитать электродвижущую силу Ео с учётом активности aBO при температурах: -25°C, 0°C, +25°C, +50°C

∆GT= ∆H-T∆S

Eo= -∆GT/nF

Е=Еo – (RT/nF)lnaBO

Температура, С° -25 0 25 50

E, В 1,2574 1,2503 1,2432 1,23605

5. Полученные результаты изобразить графически Е=f(T)

без учета активности аВО

с учётом активности аВО




Copyright © 2005—2007 «Mark5»