To tylko jedna z 6 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
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)