CC BY
36
С. А. Бурцев
УРАВНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ИЗОБАРНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ГАЛОГЕНЗАМЕЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ
Ключевые слова: изобарная теплоемкость, галогензамещенные углеводороды.
Проведен анализ имеющихся в литературе данных по изобарной теплоемкости галогензамещенных углеводородов типа CnH2n+1X (где X=Cl, Br,
I) при атмосферном давлении. Выявлена зависимость теплоемкости от числа атомов углерода и приведенной температуры. Это позволило получить интерполяционное уравнение для прогнозирования изобарной теплоемкости в широком интервале температур при атмосферном давлении.
Key words: isobaric heat capacity, halogenated hydrocarbons.
The available data on the isobaric heat capacity in homologous series of normal 1-chloro, 1-bromo, and 1-iodoalkanes were analyzed. Dependence of the heat capacity on the number of carbon atoms and the reduced temperature of halogenated hydrocarbons is observed. This allowed us to obtain an interpolation equation for predicting heat capacity values.
Теплоемкость является основной термодинамической характеристикой веществ. Знание удельной теплоемкости при постоянном давлении Ср жидкостей необходимо для расчета и моделирования термодинамических процессов.
Работы [1-4] посвящены исследованию изобарной теплоемкости галогензамещенных углеводородов в низкотемпературной области и при комнатных температурах. В последние годы появились новые статьи [5-8], посвященные исследованию теплоемкости галогензамещенных углеводородов при более высоких температурах. Сравнение литературных данных показало, что по некоторым представителям гомологических рядов расхождение в значениях изобарной теплоемкости достигает 6% и более.
Результатом обработки экспериментальных литературных данных стала зависимость, общий вид которой представлен на рис.1. Так как эксперимент трудоемок, то предлагается расчетное соотношение, которое не содержит физических величин, требующих дополнительного экспериментального определения и позволяет непосредственно вычислять теплоемкость галогензамещенных углеводородов типа CnH2n+iX (где X=Cl, Br, I) при атмосферном давлении в широком диапазоне температур. Расчетное соотношение связывает изобарную теплоемкость СР и приведенную температуру r=T/T<P в виде:
M' Cp = A • exp(zr),
R(c + b)
где R - универсальная газовая постоянная, M - молекулярная масса, Пс - число атомов углерода в молекуле, коэффициент А=0,00251739, коэффициент z=0,95821211, Ь -коэффициент, зависящий от типа галогена (табл.1).
Значения коэффициента Ь представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Значения коэффициента Ь в зависимости от типа галогена
Галоген оі Вг I
Ь 0,34 0,69 0,75
Критическая температура ТКР рассчитана по Лидерсену [9], необходимая для расчета температура кипения ТКИП из [10].
Представленное соотношение позволяет рассчитать изобарную теплоемкость галогензамещенных УВ с Пс>3 с погрешностью ±3,7%. Максимальная погрешность расчета достигает 5,6% для 1-йодпропила.
МС p(R (п c+b ))-1 0,005
0,0048
0,0046
0,0044
0,0042
0,004
0,0038
0,0036 -\-----------1--------1---------1---------1---------1---------
0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 т
Рис. 1- Зависимость комплекса от приведенной температуры для различных галогензамещенных н-алканов
Было обработано 429 экспериментальных точек [1-8]. Интервал погрешности результатов сравнения экспериментальных точек с расчетными значениями по полученному уравнению и количество точек попавших в данный интервал представлены в таблице 2.
Таблица 2
Литература
1. Deese, R.F.Jr. Thermal energy studies. IV. Comparison of continuous and discontinuous methods of measuring heat capacities. Heat capacities of some aliphatic bromides / R.F.Jr. Deese // J.Am.Chem.Soc. - 1931. - Vol.53. - №10. - P.3673-3683.
2. Курбатов, В.Я. Теплоемкости жидкостей. 2.Теплоемкость и зависимость теплоемкостей от температуры галогенопроизводных ациклических углеводородов / В.Я. Курбатов // Журнал общей химии. - 1948. - Т.ХУП. - №3. - С.372-387.
3. Kushner, L.M. The heat capacities and dielectric constants of some alkyl halides in the solid state / L.M. Kushner, R.W. Crowe, C.P. Smyth // J.Am.Chem.Soc. - 1950. - Vol.72. - №3. - P.1091-1098.
4. Crowe, R.W. Thermal and dielectric evidence of polymorphism in some long - chain n-alkyl bromides / R.W. Crowe, C.P. Smyth // J.Am.Chem.Soc. - 1950. - Vol.72. - №3. - P.1098-1106.
5. Becker, L. Measurement of heat capacities for nine organic substances by Tian-Calvet calorimetry / L. Becker, О. Aufderhaar, J. Gmehling // J.Chem.Eng.Data. - 2000. - №45. - P.661-664.
6. Zaripov, Z.I. Determination of the thermophysical properties of halogenated hydrocarbons in a heat-conducting calorimeter / Z.I. Zaripov, S.A. Burtsev, A.V. Gavrilov, G.Kh. Mukhamedzyanov // High Temperature. - 2004. - Vol.42. - №2. - P.314-322.
7. Chorazewski, M. Heat capacities of 1-chloroalkanes and 1-bromoalkanes within the temperature range from 284.15 K to 353.15 K. A group additivity and molecular connectivity analysis / М. Chorazewski, P. Goralski, M. Tkaczyk // J. Chem. Eng. Data. - 2005. - Vol.50. - P.619-624
8. Shehatta, I. Heat Capacity at Constant Pressure of Some Halogen Compounds / I. Shehatta // Thermochim. Acta. - 1993. - №213. - P.1-10.
9. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Г. Шервуд - Л.: Химия, 1982. - 592 с.
10. Bolotnikov, M.F. The melting and boiling points of compounds in homologous series of
monohalogenated n-alkanes / M.F. Bolotnikov, Yu.A. Neruchev // Russian Journal of Physical Chemistry A. - 2007. - Vol.81. - № 8. - Р.1198-1202.
© С. А. Бурцев - канд. техн. наук, доцент каф. вакуумной техники электрофизических установок КГТУ. E-mail: sergege@yandex.ru.
