2.12 Stupeň přeměny kniha

Uvažujte reakci A  →  B + 2 C   , která probíhá v plynné fázi za konstantní teploty a objemu v uzavřeném systému. Na počátku je pouze látka A o tlaku 100 kPa. Určete celkový tlak při 50% stupni přeměny látky A.

Výsledek

p = 200 kPa

Řešení

V úloze je nutno řešit bilanci chemické reakce pomocí tlaku. Úlohu lze řešit úvahou, nebo pomocí bilanční tabulky.

Úvaha:
Stav, kdy zreagovalo 50 % látky A, znamená, že v systému zreagovalo "50 kPa" této výchozí látky. Její zbytkový parciální tlak je tedy 50 kPa. Dle stechiometrie v systému však přibylo 50 kPa parciálního tlaku látky B a 100 kPa parciálního tlaku látky C. Celkový tlak je dán součtem všech parciálních tlaků: p = 50+50+100 = 200 kPa.

Řešení pomocí bilanční tabulky:
Sestavíme bilanční tabulku parciálních tlaků všech plynných látek (i – označení látky, p0,i – počáteční parciální tlak látky i, pi – parciální tlak při daném stupni přeměny, ξ – rozsah reakce v jednotkách tlaku, νi – stechiometrický koeficient)

displaymath

Celkový tlak je dán součtem parciálních tlaků všech plynných složek a určíme ho z rovnice p = ∑pi = 100+2 . ξ. Pro jeho vyčíslení musíme nejprve vyhodnotit rozsah reakce ξ. Ten určíme pomocí stupně přeměny látky A, který je v úloze zadán ($..$, resp. α = 0,5). Z definice stupně přeměny plyne

displaymath

Řešením rovnice ξ/100 = 0,5 dostaneme ξ = 50 kPa. Dosazením získané hodnoty do rovnice pro celkový tlak pak p = 100+2 . 50 = 200 kPa .