余高奇
苯/甲苯混合溶液表面张力的热力学模拟
2024-5-29 21:59
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       本文拟结合准静态过程假说[1,2],模拟苯(AR)与甲苯(AR)混合溶液表面张力,供参考.

       25℃时苯与甲苯的相关热力学性质参见如下表1所示:

                                                          表1. 25℃时苯与甲苯的相关热力学性质

image.png

 1.表面张力模拟原理

     苯与甲苯混合体系属于紧邻同系混合物,可近似视为理想液态混合物,混合过程:

        ΔmixV=0                                (1)

       式(1)显示,与甲苯混合前后VV甲苯保持恒定.

      对于均相纯组分体系,准静态过程假说认为: 

       image.png                         (2) 

        式(2)中“G”代表苯或甲苯的吉布斯能;“μ代表苯或甲苯的化学势;“n代表苯或甲苯物质的量;“γ

苯与甲苯混合液的表面张力;“As”代表苯与甲苯混合液的表面积.

       设100ml苯与甲苯的混合液用直径为28mm的圆柱形容器盛装,则:

       As=2πr2+2πrh         (3)

       h=100ml/πr2            (4)

       式(3)、(4)中“r”代表圆柱形容器的半径,r=28mm/2=14mm;“h”代表容器内盛装混合液的高

度, 则:

            h=100cm3/[3.14×(1.4cm)2]=16.25cm                                                     (5)

            As=2×3.14×(1.4cm)2+2×3.14×1.4cm×16.25cm=1.5518×10-2m2           (6)

        结合式(2)及(6)可得:

        image.png                                           (7)

       式(7)即为苯/甲苯混合液表面张力的模拟公式,式(7)中校正因子F=10-8.

        苯/甲苯混合液配制时的体积比参见如下表2所示:

                                                       表2. 25℃时甲醇/乙醇混合液配制时的体积比

image.png

   2. 苯/甲苯混合液表面张力的模拟结果

        苯/甲苯混合液表面张力模拟结果参见如下表3及表4所示:

                                                   表3. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果1

        image.png 

                                                             表4. 25℃时苯/甲苯混合液表面张力模拟结果2

image.png

 3.结论

      25℃时苯与甲苯混合溶液表面张力模拟公式为:

       image.png .

参考文献

[1] 余高奇.校正因子与相对化学势的计算. 科学网博客, 2024,5.

[2] 余高奇.甲醇/乙醇混合溶液表面张力的热力学模拟.科学网博客,2024,5. 

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