Термодинамические свойства индивидуальных веществ в 2 томах. Том 2

916 Pages·152.164 MB·Russian

by  Глушко В.П. (отв. ред.)

А К А Д Е М ИЯ Н А УК С С СР
И Н С Т И Т УТ Г О Р Ю Ч ИХ И С К О П А Е М ЫХ
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н ЫЙ К О М И Т ЕТ
С О В Е ТА М И Н И С Т Р ОВ СССР ПО Х И М ИИ
И Н С Т И Т УТ П Р И К Л А Д Н ОЙ х и м ии
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ
С П Р А В О Ч Н ИК В Д В УХ Т О М АХ
Издание второе,
полностью переработанное и расширенное
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
оKOfIrмика В. П. ГЛУШКО (ответственный редактор),
Л. В. ГУРВИЧА, Г. А. ХАЧКУРУЗОВА, II. В. В НИЦ
и В. А. МЕДВЕДЕВА
И З Д А Т Е Л Ь С Т ВО А К А Д Е М ИИ НАУК С С С I1
Л. В. ГУРВИЧ, Г. А. ХАЧКУРУЗОВ, В. А. МЕДВЕДЕВ, И. В. ВЕЙЦ, Г. А. БЕРГМАН,
В. С. ЮНГМАН, Н. П. РТИЩЕВА, Л. Ф. КУРАТОВА, Г. Н. ЮРКОВ, А. А. КАНЕ,
Б. Ф. ЮДИН, Б. И. БРОУНШТЕЙН, В. Ф. БАЙБУЗ, В. А. КВЛИВИДЗЕ,
Е. А. ПРОЗОРОВСКИЙ, Б. А. ВОРОБЬЕВ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ
т ом В Т О Р ОЙ
ТАБЛИЦЫ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
М О С К ВА 1 9 62
СОДЕРЖА H Il E
Введепне 5
Указатель таблиц II тома Справочника 11
Таблицы термодинамических свойств индивидуальных веществ . . 23
Приложения 820
Приложение 1. Таблицы значений коэффициентов в интерполя-
ционных формулах для термодинамических свойств газов 830
Приложение 2. Таблица значений ядерной составляющей энтро-
пии и приведенного термодинамического потенциала . . . 885
Приложение 3. Таблицы констант равновесия некоторых
реакций 888
Приложение 4. Таблицы зпаченнй внриальпых коэффициентов
и их производных для 34 газов ОСИ)
Лев Вениаминович Гурвич, Георгии Акопович X ач куру зов,
BI9H.II Андреевич Медведев, Инесса Вениаминовна Iieiin,
Георгии Андреевич Бергман, Владимир Степанович Юнгман,
Нина Петровна Pinuuieea, Лидии Федоровна Муратова,
Георгий Николаевич Юркое, Амалия Абрамовна Кане,
Kopuc Федорович Юдин, Bopuc Исидорович Вроуншейн,
Виктор Феодоееесич Bauoy:, Валерий Александрович Квлш.идзе,
Евгении Александрович Прозоровский, Bopuc Александрович Воробьев
Термодинамические свойства индивидуальных веществ, т. II
Утверждено к печати Институтом горючих ископаемы.*
ЛKn(V.ими ииук СССР
Художник II. Ф. Ишнтии
Технический ре.Wiirop П. Г. .Jiiyiii
ГИСО АН СССР —-7111. Сдано в Hniiop VX 1961 г.
Подписано к печати 2.VVII1 )%2 г. Формат 84хМ87и-
Неч. л. 57,2Г>; усл. lien. л. 93,89: уч.-над. л. 82.8.
Тираж 4000 виз. Т-09370. Нпд. Л> 37. ТИП. зав. Л» 2671.
Цена 9 p. 'JO к. за два тома
Издательство Академии наук СССР. Mocitua. Г.-С2, Подсосенский пер.. 21
Набрано в типографии Издательства «Московская правда».
Отпечатано во 2-ii типографии Издательства ЛИ СССР.
Москва, Г-99, ШубпнскпИ пер., 10
В В Е Д Е Н ИЕ
Основное содержание II тома Справочника составляют 380 таблиц термо-
динамических свойств 335 индивидуальных веществ, образованных 31 химиче-
ским элементом (О, H Не, Ne, Ar^ Kr, Xe, F, Cl, Br, J, S, N, Р, С, Si, Pb, Hg,
1
Zr, В, Al, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Li, Na, К, Rb и Cs), изотопами водорода (Н1, D, Т)
и электроном (е-).
Для всех веществ приводятся таблицы термодинамических свойств соот-
ветствующих идеальных газов, вычисленные методами статистической термо-
динамики. Таблицы термодинамических свойств 22 газов (е-, Н, H+, Н~, H ,
2
О, O+, О-, 0 +, ОН, OH+, H O, N, N+, N , N +, NO, NO+, С, C+, СО и CO+)
2 2 2 2
вычислены для T= 293,15; 298,15; 400 (100) 6000 (200) 10 000 (500) 20000° К; таб-
лицы термодинамических свойств 299 газов вычислены для 7=293,15; 298,15;
400(100) 6000° К и остальных 14 газов —для Т— 293,15; 298,15; 400(100) 4000° К.
Они включают 55 таблиц термодинамических свойств одноатомных газов,
в том. числе и электронного газа, 110 таблиц термодинамических свойств двух-
атомных газов и 170 таблиц термодинамических свойств многоатомных газов.
Каждая таблица термодинамических свойств газов содержит значения при-
веденного термодинамического потенциала Ф*, энтропии 5°, изменения энталь-
пии Н° — Н° и полной энтальпии Г , а также логарифма константы равновесия
т 0 т
реакции диссоциации или ионизации 1 gK и константы равновесия K (две по-
p p
следние величины отсутствуют в таблицах термодинамических свойств одно-
атомных незаряженных газов). Для нейтральных газов приводятся кон-
станты равновесия реакций диссоциации на одноатомные газы, для
ионизованных положительно заряженных газов — константы равновесия
реакций ионизации соответствующего нейтрального газа, для отрицательно
заряженных газов — константы равновесия реакции отрыва электрона. Все тер-
модинамические функции приводятся в кал моль и кал/моль • ?рад для газов
при давлении в одну физическую атмосферу (760 мм Hg).
Значения Ф* и S° газов вычислялись статистическими методами по соот-
T
ношениям, приведенным во II главе первого тома. Метод расчета термодина-
мических функций и оценки точности вычисленных значений Ф* каждого газа
рассматриваются в соответствующих разделах глав V — XXXI первого тома.
Значения изменения энтальпии Н° — И° не ^вычислялись непосредственно, а
т 0
находились по соотношению
(И
па основании вычисленных значении Ф* и S . Значения полной энтальпии 1].
R
и логарифма константы равновесия Ig K находились на основании вычислен-
P
ных значений термодинамических функций и принятых в I томе теилот обра-
зования, энергии диссоциации и энергий ионизации но соотношениям:
г = д я% W - н;) - (//; - н;,\
г 315 t :(il5
где AZZ0Z —те г лота образования газа из элементов в стандартных состоя-
293 15
ниях;
ДФ^. — изменение приведенного термодинамического потенциала при
диссоциации или ионизации газа (в кал моль • град):
Д/У° — тепловой эффект соответствующей реакции при O K, равный
энергии диссоциации или энергии ионизации (в калмоль).
Для удобства интерполирования в таблицах приведены значения первых
разностей величии Ф*, S , H -H^, I и IgA',,. В заголовке каждой таблицы,
T R R
помимо наименования вещества по принятой в Справочнике номенклатуре,
приводятся его молекулярный вес, выражение для константы равновесия ре-
акции диссоциации (или ионизации) через парциальные давления газов, тепло-
вой эффект этой реакции при 0°К, а также класс точности таблпць. но при-
нятой в Справочнике системе (см. ниже).
Термодинамические функции всех газов, рассматриваемых н Справочнике,
вычислены без учета составляющих ядерных спинов и смешения изотопов.
Эти составляющие в значениях 'I1J, и S практически не зависят от темпера-
T
туры газа и равны нулю в значениях Н' — //*. Для веществ, рассматриваемых
Т
в Справочнике, соответствующие величины приведены в Приложении 'J вто-
рого тома (см. табл. 385).
Кроме таблиц термодинамических функций 335 газов, во II томе Справоч-
ника приводятся таблицы термодинамических свойств 45 веществ (С, Si, SiO , SiC,
2
Pb, PhO, PbFo, Zr, ZrO , В, B O , BN, Al, Al O , AlF , AlCl , AlX, Be, BeO, BeF ,
2 2 3 2 3 3 3 2
BeCl , Mg, MgO, AAgF , MgCl , Ca, CaO, Sr, SrO, Ba, BaO, Li, Li O, LiH, LiOH
2 2 2 2 1
LiF, LiCl, Na, NaF, NaCl, К, KF, KCI Rb и Cs) в твердом и жидком состояниях1.
1
Эти таблицы составлены только для тех веществ, для которых давление па-
ров не превосходит 100 атм при IOOO0K. Термодинамические свойства ве-
ществ в конденсированных состояниях вычислены для температур 293,15;
298,15; 400 (100) T , где T — температура, при которой суммарное давление
MTT MAX
паров данного вещества превышает 100 атм, а также для температур фазовых
переходов.
В таблицах термодинамических свойств веществ в конденсированных со-
стояниях приведены значения теплоемкости C , приведенного термодинамиче-
p
ского потенциала Ф*, энтропии S , приращения энтальпии Н — Н°, полной
T Т 0
энтальпии V, логарифма давления паров данного вещества Ig/;, давления паров
t
р, а также первые разности величин Ф*, S° , H -H , Г и IgР, соответствую-
T R LJ Т
щие изменению T на 100°.
1 Термодинамические свойства карбида кремния приводятся только для твердого со-
стояния.
Из перечисленных термодинамических функций значения трех функций
(С' , S И Н" — Н') вычислялись по уравнениям, приведенным в III главе I то-
Р R Т 0
ма. Значения приведенного термодинамического потенциала вычислялись
через значения энтропии 5° и изменения энтальпии H-Ha по соотношению
r v
HT-H0
^sJ- - Ti' (4)
Значения полной энтальпии I находились по соотношению (2), приведенному
R
выше, а значения Ig/; — по уравнению
Л Hs,
lap (I)' ф* _
(газ) (тв, ж) J- (5)
' 4,.57584
где ^Hs — теплота сублимации данного вещества при О К.
0
В заголовках таблиц указаны их классы точности и приводятся темпера-
туры и теплоты фазовых переходов, а также теплоты сублимации при 0°К.
Значения термодинамических функций Ф^, и S одноатомных газов, а
r
также ряда двухатомных газов1, вычисленные методом непосредственного сум-
мирования по уровням энергии на электронной счетной машине БЭСМ-1, для
T <10 000°К приведены с четырьмя знаками после запятой. Для T > IOOOO0K
значения и S этих газов, а также всех остальных веществ во всем ин-
r
тервале температур приводятся с тремя значащими цифрами после запятой.
Значения изменения энтальпии H-H^ и полной энтальпии Г приведены с
r т
точностью до 1 кал моль. Значения IgA^ и Ig^ приведены с четырьмя знака-
ми после запятой, а значения K и р — с четырьмя значащими цифрами.
p
Избыточное число знаков в значениях термодинамических свойств ве-
ществ приведено для лучшей согласованности в результатах последующих
термодинамических расчетов.
Для характеристики точности значений величин, приведенных в основных
таблицах II тома, в левом верхнем углу каждой таблицы указан ее класс точ-
ности. Класс точности таблицы образован из классов точности величины Ф^. и
величины теплового эффекта реакции диссоциации, ионизации или сублимации,
значения констант равновесия которой приводятся в соответствующей таблице.
Таблица А
Классы точности термодинамических функций
и термохимических величин
Погрешность Погрешность
Класс точ- Класс точ-
ности Ф^ Ф3(Ю0. ности Д//0 &н0,
кал/мо.гь-град KCLl I-WOAb
1 <±0.01 А <±30
2 <±0,03 В <±100
3 <±0,1 С <±300
4 <±0,3 D <±1000
5 <±1,0 E <±3000
6 <±3,0 F <±10000
7 >±3,0 G >±10000
I H2. O2, O2+, ОН, N2. N2+, NO, NO+. СО, СО+.
Классы точности этих величин определены по семибалльной системе. Классы
точности Фу определяются по величине погрешности Ф^ цифрами, а классы
точности величины теплового эффекта — по величине погрешности энергии
диссоциации (или теплоты сублимации) при O0K буквами в соответствии с оп-
ределением этих классов в таблице А. Оценка точности величин Ф*^ дана в
текстах разделов по расчетам термодинамических функций, оценка точности
тепловых эффектов реакций основывалась на величинах погрешностей термо-
химических величин, принятых в 1 томе. Зная погрешности величин Ф* и
теплового эффекта реакции, нетрудно определить погрешность соответствую-
щего значения константы равновесия. Согласно уравнению (3),
5 IGKN = — У (S А Ф*У- + (Г —) , (6)
Л Р 4,57584 ^V ' \ T J
где 5 — средние квадратичные погрешности соответствующих величин1.
В таблице Б приведены значения погрешностей логарифмов констант равнове-
сия реакции при 3000е К, соответствующие различным классам точности величин
ДФ* и LHc
v
Таблица К
Абсолютные погрешности логарифмов констант равновесия при HOOO0K, соответствующие
различным комбинациям классов точности Дф!. и AAZ
0
Класс точности Д H0
ККллаасссс ттооччннооссттии
ДДФФ**
А В » « Cl
1 0,0031 0,0076 0,022 0,073 0,22 0,73 >0,73
2 0,0069 0,0098 0,023 0,073 0,22 0,73 >0,73
3 0,022 0,023 0,031 0,076 0,22 0,73 >0,73
4 0,006 0,066 0,069 0,098 0,23 0,73 >0,73
5 0,22 0,22 0,22 0,23 0,31 0,76 >0,76
6 0,60 0,66 0,66 0,66 0,69 0,98 >0,98
7 >0,66 >0,66 >0,66 >0,66 >0,69 >0,98 >0,98
Помимо основных 380 таблиц термодинамических свойств индивидуальных
веществ, в приложениях ко II тому Справочника приводятся 43 дополнительные
таблицы (№ 381—423).
В табл. 381—383 приведены значения коэффициентов в интерполяционных
формулах для Ф*, S и Н' — 335 газов, вычисленные при помощи элек-
r т
тронной счетной машины БЭСМ-1 на основании значении S° , приведенных
T
в таблицах термодинамических свойств соответствующих газов для
T 293,15—6000° К. Значения термодинамических функций газов, вычисленные
по интерполяционным формулам с этими коэффициентами для Г=1000—G000 К.
отличаются от величин в основных таблицах не более чем на 0,002— 0,007
кал'моль • град для Ф* и S° и на 10—50 кал моль — для Hc-Il. Расхожде-
T r v
• Поскольку в таблицах приводятся константы равновесия реакций диссоциации двух- и
многоатомных газов иа атомы (или ионы), а точность вычисленных значений термодинамических
функций одноатомных газов примерно на порядок выше, чем у двух- и многоатомных газов,
погрешность величины изменения Ф*-потенциала в реакции диссоциации (ДФ^) практически
раина погрешности величины Ф* соответствующего диссоциирующего газа.
ния для Т< IOOOcK не превышают 0,01 — 0.02 кал\моль • град для Ф* и S' и
T
120—240 кал!моль — Для Н\ — Я °.
0
В табл. 384 даны значения коэффициентов в интерполяционных формулах
для логарифмов констант равновесия, приведенных в таблицах термодинамиче-
ских свойств газов. Значения IgK вычисленные по интерполяционным форму-
pt
лам в интервале T = 1000—6000° К, отличаются от значений, приведенных в
таблицах, не более чем на 0,001, а в интервале температур 293,15—1000° К — не
более чем на 0,01.
Интерполяционные формулы для значений Ф*, S' , Н° — Н° и 1 «К га-
T т 0 г
зов, рассматриваемых в Справочнике, предназначены главным образом для
выполнения термодинамических расчетов многокомпонентных систем на бы-
стродействующих электронных счетных машинах.
В Приложении 2 приведены значения ядерной составляющей в энтропии
и приведенном термодинамическом потенциале. Эта составляющая (см. том I.
§ 15), учитывающая смешение изотопных модификаций молекул газа, различие
чисел симметрии изотопных молекул и статистические веса, обусловленные
спинами ядер, вычислялась по уравнению
S - ф; = /?V П X , In (2/,. + 1) - X , In ,,
n д А t a
A I
где п — число атомов элемента А в молекуле, х — молярная доля /'-го изо-
А А г
топа элемента Л, /, — спин ядра /-го изотопа элемента А. Суммиро-
t
вание ведется по всем элементам молекулы и их изотопам.
В Приложении 3 приведены значения констант равновесия (а также деся-
тичных логарифмов этих величин) 12 реакций;
H O = H + ~ O ; -J N + у O = NO; O " = 0+ + 0; N + = N N+;
2 2 2 2 2 2 2
H O = ОН + -J H ; SO = SO + -1 O ; OH+ = H+ + О; NO+ = N + O+;
2 2 2 2
CO =CO + -J O ; SO = SO + ~ O ; OH- = H+ О"; CO+= C+ +О.
2 2 3 2 2
Использование констант равновесия указанных реакций во многих случа-
ях является более предпочтительным, чем констант, приведенных в основных
таблицах II тома, но для расчета химических равновесий вопрос о выборе тех
или иных элементарных реакций не принципиален, поскольку константа равно-
весия любой реакции может быть легко вычислена через константы равнове-
сия реакций диссоциации на атомы.
В Приложении 4 приводятся значения вириальных коэффициентов (В, С) и
их производных {T-^L и T-jjr) для 34 газов (O , O H , H O, Не, Xe, Ar,
2 35 2 2
Kr, Xe, F , SO , SF , N , NO, N O NH , СО, CO , CH , CF , CHF, CF..C1.., CH Cl.
2 2 6 2 2 1 3 2 1 4 t 3
CHCl , CHFCl , CFCl , CH Br, CH J, C H , C H , C N , SiF , BF , BCl ), вычисленные
3 2 3 3 3 2 2 2 1 2 2 4 2 3
по силовым постоянным межмолекулярного потенциала, принятым в Приложе-
нии 5 первого тома Справочника. Таблицы вириальных коэффициентов н их
производных вычислены для T= 293,15; 298,15; 400(100) 1000(200) 6000° К. Эти
таблицы могут быть использованы как для учета межмолекулярного взаимо-
действия в значениях термодинамических свойств индивидуальных газов, нахо-
— 9 —
дящихся 15 тех или иных конкретных условиях, так и для учета поправок на
неидеальность для смесей газов (см. т. I, Приложение 5).
Таблицы II тома расположены в порядке следования веществ, принятом в
современных термохимических справочниках (см., например, Rossini ct al. ' Se-
lected Values of Clieinical Tliennodynainic Properties", U. S. NBS, Circ 500, Wa-
shington, 1952). Элементы расположены в порядке, показанном на рис. 1. Рас-
сматриваемые в Справочнике элементы обведены на рис. 1 кружками п соеди-
нены стрелками. Изо'опы водорода (протий, дейтерий и тритий) следуют после
водорода.
Рис. 1. Принятая последовательность расположения химических элементов
Для каждого элемента приводятся его соединения со всеми предыдущими
в принятой последовательности расположения элементов, а именно: если эле-
менты следуют в порядке а Ь, с. d и т. д., то вещества расположены сле-
;
дующим образом: a, b, Ьа, с, са, cb, cba. d, da, db, dba, dc, dca, deb, dcba
п т. д. Таблица термодинамических свойств вещества в твердом и жид-
ком состояниях рас юложена перед таблицей этого вещества в газообразном
состоянии, после которой следуют таблицы для ионов этого же вещества.
Исключением из описанного выше порядка расположения веществ является,
как и в справочнике Бюро Стандартов США, порядок расположения соедине-
ний углерода: сначала следуют соединения углерода с одним атомом углерода
(кроме Cj, C и C Oo), а затем соединения с двумя атомами углерода.
3 3
Все таблицы, помещенные во И томе, вычислены авторами Справочника
по данным, принятым в I томе.
Численные значения всех величин, приведенные внутри отдельных таблиц
и в разных таблицах, согласованы между собой, образуя единую систему.
У К А З А Т Е ЛЬ Т А Б Л ИЦ
Il Т О МА С П Р А В О Ч Н И КА
1. Таблицы термодинамических свойств
индивидуальных веществ
ННооммеерр
ВВеещщеессттввоо Состояние ССттрр..
ттааббллииццыы
1 Одноатомный кислород О Газ 24
1) Положительный ион одноатомного кисло-
рода O+ 28
»
3 Отрицательный ион одноатомиого кисло-
рода О" 32
»»
4 Двухатомный кислород О • . .. . 34
5 Положительный ион двухатомного кисло-
рода Of 38
»»
6 Озон Oj и 42
7 Одноатомный водород H >» 44
8 ' Протон H+ 48
9 Отрицательный ион одноатомного водоро-
да Н" 52
10 Двухатомный водород Н, „» 56
11 Гидроксил ОН 60
12 Положительный нон гидроксила OH+ . . . 64
13 Отрицательный ион гидроксила OH- . . . •68
14 Гидросупероксил HOo и 70
15 Вода H- O 72
»
16 Перекись водорода HoO 76
17 Одноатомный протий H1 " 78
»
18 Одноатомный дейтерий D 80
19 Двухатомный дейтерий D, ft 82
20 Протодейтерий H1 D j» 84
21 Дейтероксил OD • 86
»>
22 Окись дейтерия DoO 88
»
23 Окись протодейтерия H1DO 90
24 Перекись дейтерия DOo 92
25 Перекись протодейтерия H1DOo 94
»»
26 Одноатомный тритий 'Г 96
Jl
— Il —