Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Коэффициент абсорбции

Определение и формула коэффициента абсорбции

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Абсорбцией называют процесс поглощения вещества (сорбата) другим веществом (сорбентом).

Наиболее часто в технике используют абсорбцию газов или паров жидкостями. Процесс абсорбции является обратимым и избирательным. В процессе физической абсорбции не происходят химические реакции. Существует еще хемосорбция.

Процесс абсорбции сопровождается увеличением массы и объема абсорбента, так же изменяются другие его физические параметры. Возможно даже изменение агрегатного состояния.

Абсорбция отличается от адсорбции тем, что в первом случае происходит поглощение во всем объеме сорбента.

Причиной абсорбции является взаимное притяжение молекул абсорбента и абсорбирующего веществ.

Определение

В соответствии с законом Дальтона, если в жидкости растворяется смесь газов, то каждый компонент смеси растворяется пропорционально своему парциальному давлению не зависимо от остальных газов. Коэффициентом абсорбции называют степень растворения газа в жидкости. Различают несколько коэффициентов абсорбции: Бунзена, Ван-Слайка, Освальда. Наиболее часто применяется коэффициент Бунзена.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Коэффициент абсорбции газа (по Бузену) в жидкости при температуре to равен объему газа, который измерен при нормальных условиях (t=0^\circ ,\ p=1,01\cdot {10}^5Па), поглощенному единицей объема жидкости, когда давление газа над жидкостью равно 1 атм.. Его часто обозначают буквой \alpha .

Коэффициенты абсорбции газов водой находят, используя формулу:

    \[\alpha =C_1+C_2t+C_3t^2\left(1\right)\]

где t — температура газа; C_1, C_2, C_3 — постоянные коэффициенты, для каждого газа свои и могут изменяться в зависимости от температуры.

Так, коэффициент абсорбции по Бунзену для абсорбции: водой кислорода равен {\alpha }_{O_2}=0,0237, водой азота {\alpha }_{N_2}=0,0122; водой углекислого газа {\alpha }_{{CO}_2}=0,555.

Коэффициент абсорбции по Освальду (коэффициент растворимости) при температуре toС и парциальном давлении газа над жидкостью при равновесии p атм. равен объему газа, который измерен без приведения к нормальным условиям, растворившийся в единичном объеме жидкости. Его чаще обозначают буквой \beta.

Процесс и результат абсорбции газов жидкостями является зависимым от вида газа и жидкости, давления газа и его температуры. Существует закон, называемый законом Генри, в соответствии с которым концентрация газа (с), который растворен в жидкости, связана с давлением (p) при помощи формулы:

    \[C=k\cdot p\left(2\right),\]

где k=\alpha, если концентрация выражена в объеме газа, который приведен к нормальным условиям, который растворился в единичном объеме жидкости, давление приведено в атмосферах. То есть численное значение коэффициента k зависит от единиц, в которых выражены давление и концентрация. Иначе говоря, растворимость данного газа в жидкости при постоянной температуре прямо пропорциональна его давлению в газовой фазе. Закон Генри применяют для газов с малой растворимостью.

Единицы измерения коэффициента абсорбции

Коэффициент абсорбции величина безразмерная.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Коэффициент абсорбции по Освальду для CO_2 в воде при t=0{\rm^\circ\!C} равен \beta =1,8. Какая масса углекислого газа растворится в 1 л воды при той же температуре и давлении 4 атм.
Решение В 1 литре воды растворяется 1,8 углекислого газа при давлении в одну атмосферу. При давлении в 4 атмосферы растворится тоже 1,8 л CO_2. Однако они при давлении 1 атм. займут объем равный:

1,8\cdot 4=7,2 (л)

Граммоль CO_2 при н.у занимает объем 22, 4 л и имеет массу 44 г. Следовательно, объем углекислого газа равный 7, 2 л имеет массу:

m=\frac{7,2\ \cdot 44}{22,4}=14,2 (г)

Ответ m=14,2 г
ПРИМЕР 2
Задание В резервуаре над водой находится смесь кислорода и углекислого газа (рис.1). В смеси 75 % кислорода (по объему). Какой состав газовой смеси, растворенной в воде при t=0{\rm^\circ\!C}, если коэффициенты абсорбции для данных газов по Освальду равны: {\beta }_{{CO}_2}=1,8 и {\beta }_{O_2}=0,04?
Формула коэффициента абсорбции

Рис. 1

Решение Исходя из заданных условий, имеем, что парциальное давление кислорода равно 0,75, а парциальное давление углекислого газа будет равно 0,25. В одном литре воды будет содержаться:

O_2:0,04\cdot 0,75=0,03 (л)

{CO}_2:1,8\cdot 0,25=0,45 (л)

Всего газа растворенного в воде будет:

0,45+0,03=0,48 (л)

Вычислим процентный состав компонент газов в растворе:

    \[O_2:\frac{0,03}{0,48}\cdot 100\%=6,25\%\]

    \[{CO}_2:\frac{0,45}{0,48}\cdot 100\%=93,75\%\]

Ответ Состав газовой смеси в воде следующий: O_2-\ 6,25\%,\ {CO}_2-\ 93,75\%
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.