Некоторые основные свойства растворов

Основными физико-химическими свойствами растворов являются плотность, вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, поверхностное натяжение. Параметры этих свойств представлены в справочной литературе. В большинстве справочников значения параметров приведены или при нормальных условиях или в сравнительно узком интервале, как правило, до 100 °С. В тех случаях, когда отсутствуют справочные данные при необходимой температуре, можно воспользоваться особенностью, которая состоит в том, что для большинства жидкостей зависимость плотности, теплоемкости и теплопроводности от температуры имеет линейный характер. Подробно определение параметров этих свойств в зависимости от температуры, а также для различных смесей и растворов представлены в специальной литературе.

Величина поверхностного натяжения растворов солей в зависимости от температуры (при отсутствии справочных данных) может быть приближенно определена по уравнению:

, (10.1)

где – удельная теплота парообразования воды при температуре кипения раствора, Дж/кг; – плотность раствора при температуре кипения, кг/м³; – температура кипения раствора, °С.

Кроме перечисленных выше основных свойств, в процессах выпаривания используют такие свойства как температура кипения, теплота концентрирования, теплоты фазовых переходов (испарения, конденсации, кристаллизации). Для воды и некоторых других веществ значения теплоты фазовых переходов представлены в справочной литературе.

Температура кипения. Жидкость принято считать кипящей, когда в ее объеме образуются пузырьки пара. Закипает жидкость тогда, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным величине внешнего давления над ее поверхностью. Давление насыщенного пара над поверхностью жидкости зависит от величины внешнего давления. Температура кипения жидкости при давлении 760 мм рт. ст. называется нормальной температурой кипения. При повышении давления температура кипения увеличивается, а при понижении – уменьшается. Более подробно вопрос определения температуры кипения раствора рассмотрен в разделе 10.4.

Теплота концентрирования. Процесс растворения или концентрирования веществ сопровождается определенным тепловым эффектом. Теплота концентрирования выражает тепловой эффект концентрирования раствора и равна разности интегральных теплот растворения концентрированного и разбавленного растворов. В справочной литературе в качестве теплоты растворения обычно применяется изменение энтальпии при растворении 1 моля вещества в большом (более 300 молей) объеме растворителя при стандартной температуре 25 °С. Расчет теплоты концентрирования раствора в -м корпусе выпарной установки производится по формуле:

, (10.2)

где – теплота концентрирования раствора, Вт; – расход исходного раствора, кг/с; – массовая доля растворенного вещества в исходном растворе; , кДж/кмоль; – молярная масса растворенного вещества, кг/кмоль.

Теплота кристаллизации. Процесс кристаллизации соли из раствора сопровождается тепловым эффектом, обратным по знаку тепловому эффекту при растворении. Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при кристаллизации одного моля вещества, называется теплотой кристаллизации ( или ).