Kann ich berechnen wie viel einer Flüssigkeit bei bestimmten Druck in die Gasphase übergehtt?
Hallo zusammen, ich habe leider ein Problem bezüglich (ich glaube) Thermodynaik.
Wir müssen eine Reaktion in einem Autoklaven durchführen mit ca. 65 mL Diethylamin drinnen und einem Innendruck von 33 bar. Dieser Autoklav steht in einem Abgesaugtem Trockenschrank mit einem Volumen von 50 L. Nun darf die Explosionskonzentration von Diethylamin nicht überschritten werden, welche bei ca. 20 %V liegt.
Nun wissen wir nicht, wie wir berechnen können, wie viel Diethylamin im Falle des Berstens des Autoklaven im Ofen ist. Druck im Ofen wird 1 bar angenommen.
Nach dem idealen Gasgesetztes, wären es ca. 27 L, da wir ca n=0,87 mol, p = 33 bar, T = 400 K in die ideale Gasgleichung einsetzen müsste. Dies geht dabei davon aus, dass das vollständige Diethylamin in die Gasphase in den Ofen übergeht, was eindeutig mehr als die maximale Grenze von 20% Diethylamin in der Luft wäre.
Nun die Frage ob im Falle eines Berstens das vollständige Diethylamin in die Gasphase übergeht oder nicht. Kann man das irgendwie berechnen? Oder gibt es ein Diagramm für jeden Stoff der mir sagt, dass bei folgendem Druck so und so viel Prozent des Stoffes in die Gasphase übergeht?
Vielen Dank schon einmal!
1 Antwort
Oder gibt es ein Diagramm für jeden Stoff der mir sagt, dass bei folgendem Druck so und so viel Prozent des Stoffes in die Gasphase übergeht?
Ja und nein. Eine Diagramm mit Prozentzahlen kann es nicht geben, da dies jeweils von den konkreten Umständen abhängt. Mit Hilfe eines Phasendiagrammes, einer Dampfdruckkurve oder Dampftabellen lässt sich das aber ermitteln.
Nun ist es schwierig an sowas für Diethylamin ranzukommen. Im Internet ist das kaum zu finden, also müsste man in der Fachliteratur recherchieren.
Versuchen wr also mal, mit den Werten in den einschlägigen Datenblättern zurecht zu kommen. Dort kann man lesen:
Dampfdruck bei 20 °C = 253 hPa (0,253 bar)
Siedetemperatur bei 1013 mbar = 56 °C
Nun ist es bei 2-Phasengemischen wie z.B. in einem Dampfkochtopf so, dass soviel Flüssigkeit verdampft, bis das Gas in der Gasphase den partiellen Druck erreicht hat, der dem Dampfdruck bei der vorherrschenden Temperatur entspricht.
Also gucken wir mal, welchen Partialdruck das gesamte verdampfte Diethylamin überhaupt erreichen könnte. Dazu nehmen wir es als ideals Gas an, was es aber in der Nähe des Siedepunktes eigentlich gar nicht ist. Macht aber nichts für eine Überschlagsbetrachtung des Partialdruckes.
p = n * R * T / V
Für T = 293 K:
p = 0,87 mol * 8,314 Nm/molK * 293 K / 0,05 m^3
= 42386 N/m^2 = 0,42 bar
Bei 20 °C würde als in etwa die Hälfte des Diethylamins verdunsten, bis die Sättigung erreicht ist.
Für T = 329 K:
p = 0,87 mol * 8,314 Nm/molK * 329 K / 0,05 m^3= 47594 N/m^2 = 0,47 bar
Bei 56 °C würde also das Diethylamin schon vollständig verdampfen, da trotz einer vollständigen Verdampfung der Partialdruck mit 0,47 bar immer noch deutlich unter dem Dampfdruck von 1 bar liegt.
Bei noch höheren Temperaturen im Ofen ändert sich daran auch nichts mehr. Das Diethylamin würde erst recht komplett verdampfen.
Grob über den Daumen abgeschätzt anhand der berechneten Werte dürfte der Punkt, ab dem das Diethylamin vollständig verdampft bei etwa 40 °C Ofentemperatur liegen.
