 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Для расчета Microsoft Office Excel
Задание: Используя экспериментальные данные по адсорбции бензола на графитированной термической саже при нескольких температурах:
1. Постройте три изотермы адсорбции. 2. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра и удельную поверхность адсорбента ( 3. Рассчитайте интегральную теплоту адсорбции. 4. Для А=0,005 моль/кг; А=0,01 моль/кг; А=0,015 моль/кг постройте изостеры адсорбции по которым рассчитайте дифференциальную теплоту адсорбции. Проанализируйте полученные результаты.
Решение: 1. Откройте Excel. Введите в таблицы исходные данные, согласно своему варианту при трех разных температурах.
По экспериментальным данным постройте изотермы адсорбции бензола на графитированной термической саже при различных температурах. Для этого выделите значения А(293)
и нажмите пиктограмму «Название диаграммы» – Изотермы адсорбции Лэнгмюра при различных температурах; «Ось Х (категорий)» – р, Па; «Ось Y (категорий)» – А, моль/кг; нажмите кнопки «Далее» и «Готово». Поместите построенную диаграмму на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д. Например:
Из диаграммы следует, что с повышением температура адсорбция уменьшается.
2.Для построения изотермы Лэнгмюра в линейных координатах скопируйте на свободное поле исходные значения давлений р, Па. В ячейке для расчета р/А(293) нажмите «=», выделите поле значения р=29 нажмите «/», выделите ячейку со значением А(293)=0,0199, нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение р/А(293), переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки р/А(293), произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Например:
По рассчитанным данным постройте изотермы Лэнгмюра в линейных координатах при трех разных температурах. Для этого выделите значения р, Па и р/А(293) и нажмите пиктограмму «Название диаграммы» – Изотермы адсорбции Лэнгмюра в линейных координатах при различных температурах; «Ось Х (категорий)» – р, Па; «Ось Y (категорий)» – р/А, Па*кг/моль; нажмите кнопки «Далее» и «Готово». Поместите построенные изотермы на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д. Так как построенные изотермы должны представлять собой прямые, то необходимо к каждой изотерме «Добавить линию тренда». Для этого поставьте курсор на один из цветовых маркеров и нажмите правую кнопку мышки, появится поле «Формат рядов данных». В этом поле нажмите «Добавить линию тренда», тип «Линейная», перейдите в закладку «Параметры» и поставьте галочку в поле «Показывать уравнение на диаграмме». Программа автоматически рассчитает уравнение прямой и покажет его на диаграмме. Аналогичные действия выполните для остальных прямых. Например:
3. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра, используя полученное уравнение прямой. Согласно уравнению прямой
В следующем столбце рассчитайте значения предельной адсорбции при Т = 293 К
Для этого в ячейке для расчета А∞ нажмите «=1/», выделите поле значения b = 15,51, нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение А∞, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки А∞, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Рассчитайте значения константы адсорбционного равновесия К при Т = 293 К
В ячейке для расчета К нажмите «=», нажмите 1/, выделите поле значения а=1006, нажмите «*», выделите поле значения А∞=0,064, нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение К, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки К, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Например:
Из таблицы следует, что величина предельной адсорбции (
4. Рассчитайте удельную поверхность адсорбента по уравнению (6):
5. Расчет интегральной теплоты адсорбции. Для расчета интегральной теплоты адсорбции необходимо построить график зависимости Расчет 1/Т. Скопируйте на свободное поле значения Т, К. В следующем столбце рассчитайте значения 1/Т. Для этого выделите ячейку для расчета, нажмите «=», нажмите «1/», выделите ячейку со значением Т=293, нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение 1/Т, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки 1/Т, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .Расчет ln К. В следующем столбце скопируйте значения константы адсорбционного равновесия К при помощи «Специальной вставки». Для этого выделите рассчитанные значения К, нажмите пиктограмму «Копировать», выделите столбец, в которых необходимо вставить данные, нажмите правую кнопку мыши, нажмите «Специальная вставка» поле «Значения». Программа вставит только рассчитанные значения К Поставьте курсор в ячейку для расчета нажмите «=», введите ln (выделите ячейку со значением K=0,0154), нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение ln К, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки ln К, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Например:
Для построение линейной зависимости lnК от обратной температуры выделите значения ln К
и нажмите пиктограмму «Название диаграммы» – Линейная зависимость ln К от обратной температуры; «Ось Х (категорий)» – 1/Т; «Ось Y (категорий)» – ln К; нажмите «Далее» и «Готово». Поместите построенную диаграмму на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д. Так как построенная зависимость должна представлять собой прямую, то необходимо «Добавить линию тренда», для этого: поставьте курсор на один из цветовых маркеров и нажмите правую кнопку мышки, появится поле «Формат рядов данных». В этом поле нажмите «Добавить линию тренда», тип «Линейная», перейдите в закладку «Параметры» и поставьте галочку в поле «Показывать уравнение на диаграмме». Программа автоматически рассчитает уравнение прямой и покажет его на диаграмме. Например:
Согласно уравнению прямой Рассчитайте интегральную теплоту адсорбции по уравнению (9):
Таким образом, процесс адсорбции бензола на графитированной термической саже идет с выделением тепла (экзотермический процесс).
6.Построение изостер адсорбции. Для построения трех изостер адсорбции при А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг; А=0,015 моль/кг проведите к изотермам адсорбции три линии, параллельные оси абсцисс. Для этого скопируйте на свободное поле исходные значения р, Па
В соседних ячейках введите значения адсорбции 0,005; 0,01; и 0,015 моль/кг для всех значений р:
Скопируйте на свободное поле ранее построенную диаграмму «Изотермы адсорбции Лэнгмюра при различных температурах», выделите скопированную диаграмму, нажмите правую кнопку мышки, в появившемся окне нажмите «Исходные данные», перейдите на закладку «Ряд», нажмите «Добавить» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А=0,005 моль/кг. Продолжите аналогичные действия для значений адсорбции А=0,010 моль/кг (в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А=0,01 моль/кг) и А=0,015 моль/кг (в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А=0,015 моль/кг), нажмите «ОК». На диаграмме появятся три линии, параллельные оси абсцисс. Выделите эти линии (сделайте их ярче, если это необходимо). Для того, чтобы более точно найти значения температуры и давления при постоянных величинах адсорбции необходимо к диаграмме добавить линии сетки. Для этого выделите скопированную диаграмму, нажмите правую кнопку мышки, в появившемся окне нажмите «Параметры диаграммы», перейдите на закладку «Линии сетки» и поставьте галочки рядом со словами основные и промежуточные линии для осей Х и Y. По необходимости уменьшите цену основных и промежуточных делений для осей Х и Y. Для этого выделите ость абсцисс, щелкните правой кнопкой мыши, нажмите «Формат оси», перейдите на закладку «Шкала», в поле цена основных и промежуточных делений поставьте необходимые цифры, нажмите «ОК». Аналогичные действия проделайте для оси ординат.
Найдите (вручную) координаты точек пересечения изотерм адсорбции с построенными прямыми, например:
Для графического построения изостер адсорбции выделите значения Т, К и р, Па при А=0,005 моль/кг и нажмите пиктограмму «Название диаграммы» – Изостеры адсорбции; «Ось Х (категорий)» – Т, К; «Ось Y (категорий)» – р, Па; нажмите кнопки «Далее» и «Готово». Поместите построенные изостеры адсорбции на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д. Например:
7. Для расчета изостерической дифференциальной теплоты адсорбции постройте график в координатах Расчет 1/Т. Поставьте курсор в ячейку для расчета нажмите «=», введите «1/ (выделите ячейку со значением Т=293)», нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение 1/Т, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки 1/Т, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Расчет ln р. Поставьте курсор в ячейку для расчета нажмите «=», введите ln (выделите ячейку со значением р = 7), нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение ln р, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки ln р, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» Например:
Для построение линейной зависимость ln р от обратной температуры выделите значения 1/Т, К и ln р при А=0,005 моль/кг
и нажмите пиктограмму «Название диаграммы» – Линейная зависимость ln р от обратной температуры; «Ось Х (категорий)» – 1/Т; «Ось Y (категорий)» – ln р; нажмите кнопки «Далее» и «Готово». Поместите построенные линейные зависимости на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д. Так как построенные зависимости должны представлять собой прямые, то необходимо «Добавить линию тренда» к каждой прямой. Для этого поставьте курсор на один из цветовых маркеров одной из прямых, нажмите правую кнопку мышки, появится поле «Формат рядов данных». В этом поле нажмите «Добавить линию тренда», тип «Линейная», перейдите в закладку «Параметры» и поставьте галочку в поле «Показывать уравнение на диаграмме». Программа автоматически рассчитает уравнение прямой и покажет его на диаграмме. Например:
Согласно уравнению прямой Рассчитайте дифференциальные изостерические теплоты адсорбции (q) для А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг и А=0,015 моль/кг по уравнению (11): Для этого скопируйте на свободное поле значения А, моль/кг. В следующем столбце рассчитайте значения q при А=0,005 моль/кг. Для этого выделите ячейку для расчета, нажмите «=», нажмите «8.314*4068», нажмите «Enter». Аналогично проведите расчет дифференциальной теплоты адсорбции для других значений адсорбции (А).
Из полученных результатов следует, что изостерическая дифференциальная теплота адсорбции слабо зависит от степени заполнения поверхности. Это свидетельствует о том, что поверхность адсорбента (графитированной сажи) достаточно однородна. Рассчитанные значения qA свидетельствуют о том, что адсорбция бензола на графитированной термической саже обусловлена физическими силами.
Расчетная часть Цель работы: 1. Изучить адсорбцию на однородных твердых поверхностях, используя уравнение Лэнгмюра. 2. Рассчитать удельную поверхность адсорбента. 3. Рассчитать интегральную и дифференциальные теплоты адсорбции. Используемое оборудование: 1. Калькулятор, карандаш, линейка, миллиметровая бумага. 2. Компьютер с программным обеспечением Microsoft Office Excel.
Поиск по сайту: |
).
. В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А(293), в строке «Имя» введите «А(293), моль/кг». Аналогично введите экспериментальные данные значений адсорбции при других температурах. Для этого в поле «Ряд» нажмите «Добавить», в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А(303); в строке «Имя» введите «А(303), моль/кг». Продолжите аналогичные действия для значений адсорбции А(313); нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:
. Аналогичные действия проведите для расчета р/А(303) и р/А(313).
, величины а и b соответственно будут равны:
.
, 
.
) постоянна при разных температурах и зависит только от природы адсорбента и адсорбата. Константа адсорбционного равновесия (К) с увеличением температуры уменьшается, что говорит о том, что с увеличением температуры возрастает скорость десорбции.
, предварительно составив таблицу.
. В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям 1/Т, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям ln К; нажмите «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:
, величина 
.
.
для различных значений адсорбции.
.
. В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям 1/Т; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям ln р, в строке «Имя» введите «А=0,005 моль/кг». Аналогично введите расчетные данные значений 1/Т и ln р при других величинах адсорбции. Для этого в поле «Ряд» нажмите «Добавить», в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям 1/Т; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям ln р при А=0,010 моль/кг; в строке «Имя» введите «А=0,010 моль/кг)». Продолжите аналогичные действия для значений 1/Т и ln р для А=0,015 моль/кг; нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:
, величина 
.