Đang tải... (xem toàn văn)
Giới thiệu chung Giá trị mole riêng phần Hoá thế Hoạt áp Độ hoạt động của quá trình pha trộn Dung dịch lý tưởng Phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Giá trị dư (sai biệt trạng thái thực tế và lý tưởng) và hoạt độ So sánh hai phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Quy ước không đối xứng, hằng số Henry Nhiệt động lực học được ứng dụng nhiều cho những quá trình liên quan đến hỗn hợp. Cần xem xét phạm vi ứng dụng của nhiệt động lực học cho những đặc trưng như nhiệt độ, áp suất (hay thể tích) và thành phần. Đặc biệt, chúng ta mong muốn tính chất của hỗn hợp có thể suy ra từ tính chất của những hợp phần bằng những phương pháp đơn giản.
GVHD: TS. Huỳnh Quyền HVTH: 1. Triệu Quang Tiến (10400163) 2. Vũ Mão (91005004) Chương 5: ĐẶC TRƯNG CỦA HỖN HỢP Nội dung Giới thiệu chung Giá trị mole riêng phần Hoá thế Hoạt áp Độ hoạt động của quá trình pha trộn Dung dịch lý tưởng Phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Giá trị dư (sai biệt trạng thái thực tế và lý tưởng) và hoạt độ So sánh hai phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Quy ước không đối xứng, hằng số Henry 2Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giới thiệu chung Nhiệt động lực học được ứng dụng nhiều cho những quá trình liên quan đến hỗn hợp. Cần xem xét phạm vi ứng dụng của nhiệt động lực học cho những đặc trưng như nhiệt độ, áp suất (hay thể tích) và thành phần. Đặc biệt, chúng ta mong muốn tính chất của hỗn hợp có thể suy ra từ tính chất của những hợp phần bằng những phương pháp đơn giản. 3Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Ở điều kiện lý tưởng không có tương tác giữa các cấu tử Ở điều kiện thực tế có tương tác giữa các cấu tử Có sự sai biệt giữa trạng thái thực tế và lý tưởng Giới thiệu chung 4Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Nội dung Giới thiệu chung Giá trị mole riêng phần Hoá thế Hoạt áp Độ hoạt động của quá trình pha trộn Dung dịch lý tưởng Phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Giá trị dư (sai biệt trạng thái thực tế và lý tưởng) và hoạt độ So sánh hai phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Quy ước không đối xứng, hằng số Henry 5Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giá trị mole riêng phần Định nghĩa – Các phương trình chính: Nếu hỗn hợp gồm lỏng và hơi: V = Vv + Vl Liệu ta có thể suy ra tính chất hỗn hợp từ các cấu tử thành phần? Ký hiệu vi*, hi* là mole thể tích và enthalpy của cấu tử i, liệu chúng ta có thể biểu diễn? V = ∑ Nivi* , H = ∑ Nihi* , … (5.3) 6Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giá trị mole riêng phần Điều này chắc chắn là sai do Có xảy ra tương tác phân tử giữa các hợp chất Tính bất thuân nghịch của quá trình trộn lẫn Chúng ta sử dụng đại lượng đặc trưng cho tính chất của mỗi thành phần: đại lượng mole riêng phần Thể tích mole riêng phần của cấu tử i: Sự xuất hiện của cấu tử i làm biến thiên thể tích hỗn hợp (T, P, Nj = Const) 7Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giá trị mole riêng phần Ứng dụng thuyết Euler ta được: Phương trình trên cũng được áp dụng cho: W, H, S, G… 8Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giá trị mole riêng phần Xác định Các giá trị mole riêng phần: (ví dụ 5.1) Hãy tính thể tích mole riêng phần của hỗn hợp Methane. Cho bảng số liệu của hỗn hợp ở T = 344.15K và P = 1.377Mpa: 9Đặc Trưng Của Hỗn Hợp Giá trị mole riêng phần Sử dụng phương trình Virial: Với hệ 2 cấu tử: Lưu ý rằng phương trình Virial chỉ sử dụng cho hệ ở áp suất thấp Để xác định B, ta giả định lần lượt y1=1 và y2=1 ta được: Ta Thay B vào 5.10 với số mole của từng cấu tử là N1 và N2 10Đặc Trưng Của Hỗn Hợp [...]... cấu tử của hỗn hợp cùng loại như hợp chất tinh khiết ở điều kiện đẳng nhiệt: RTdlnfi = dµi (5.26) Hoạt áp Và vì thế giữa 2 trạng thái cùng nhiệt độ, tỉ số hoạt áp sẽ được thay bởi biến thiên hoá thế : RT∆lnfi = ∆µi (5.27) Lấy trạng thái chuẩn làm mốc (hợp chất tinh khiết, trạng thái khí lý tưởng, áp suất fio = 1at), khi đó: Hoạt áp Nếu chúng ta so sánh cấu tử tinh khiết và cấu tử trong hỗn hợp, ... cân bằng giữa các pha của hoạt áp cũng tương tự hoá thế: Hoạt áp Sự phụ thuộc của hoạt áp vào nhiệt độ, áp suất và thành phần: Từ định nghĩa của hoạt áp (công thức 5.26) và sự biến thiên của hoá thế theo áp suất (công thức 5.20), chúng ta đạt được ngay biểu diễn sau : Sử dụng những biểu diễn 5.22 và 5.28 biễu diễn sự phụ thuộc của hoạt áp vào nhiệt độ: (fio, hio độc lập với nhiệt độ) Cuối cùng,... kiện đẳng áp đẳng nhiệt Hoá thế Sự phụ thuộc của hoá thế vào nhiệt độ và áp suất: Hoá thế phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, cụ thể như những phương trình sau: Chúng ta thấy, các giá trị mole riêng phần được xác đinh qua sự biến thiên hoá thế theo nhiệt độ và áp suất, do đó hoá thế có vai trò quan trọng trong việc đánh giá cân bằng Hoá thế Mối quan hệ của hoá thế với các hàm nhiệt động khác:... Hay tính theo áp suất: RT ln Với P fi RT = ∫ vi − dP Pyi 0 P fi ϕi = Py i là hệ số fugacity của cấu tử i trong hỗn hợp Giá trị dư và hệ số hoạt độ VE= V – Vid , HE= H – Hid SE= S – Sid , GE= G – Gid Giá trị mô tả sự khác nhau về tính chất của hỗn hợp thực và hỗn hợp lý tưởng gọi là giá trị dư Giá trị hóa thế dư ∂G E µ iE = ∂N i T , P , N j = µ i − µ iid ... thế: Biểu diễn theo hoạt áp: Độ hoạt động của quá trình pha trộn Trong đó a = f/fi* là độ hoạt động của quá trình pha trộn, khi đó: Năng lượng Gibbs được biểu diễn trực tiếp bằng hàm số theo “độ hoạt động” như sau: Độ hoạt động của quá trình pha trộn Sự phụ thuộc của độ hoạt động vào nhiệt độ áp suất và thành phần: Phụ thuộc vào áp suất: Phụ thuộc vào nhiệt độ: Phụ thuộc vào thành phần phương... động khác: Biểu diễn hoá thế từ những hàm nhiệt động khác: Hoá thế được định nghĩa như thế năng lượng tự do Gibbs phần mole, nhưng những cân bằng của 5.23 không gắn kết chặc chẽ với nội năng, enthalpy hay năng lượng Helmholtz riêng phần bởi vì chỉ đạo hàm đầu tiên được thực hiện ở điều kiện đẳng nhiệt và đẳng áp Với nhóm cuối sẽ được ứng dụng khi hỗn hợp được thể hiện bởi một phương trình trạng... Khi xảy ra pha trộn giữa các cấu tử, sẽ sinh ra một giá trị do tương tác giữa các cấu tử của quá trình pha trộn: Độ hoạt động của quá trình pha trộn Biểu đồ 5.2 thể hiện thể tích của quá trình pha trộn hỗn hợp methane propane được tính từ số liệu bảng 5.1: Độ hoạt động của quá trình pha trộn Những giá trị mole riêng phần cho quá trình pha trộn: Với năng lượng tự do Gibbs ta cũng có định nghĩa... toán cho hỗn hợp nhiều cấu tử, ta dùng RTd lnfi = d i và µ ∂µi = vi ∂P T , N i , N j Các phương trình trên biểu diễn hóa thế với áp suất Ta coi như áp dụng trạng thái khí lý tưởng vào dòng chảy thực khi khối lượng riêng của nó tiến dần về 0 lim(fi) = Pyiρ→0 Tính toán fugacity Hay tính theo áp suất: RT ln Với P fi RT = ∫ vi − dP Pyi 0 P fi ϕi = Py i là hệ số fugacity của cấu... Tại điều kiện cân bằng: dGT,P = 0 (1.36) Với G = GL + GV ; vì thế dGT,P = dGLT,P + dGVT,P = 0 Hoá thế Sự thay đổi của năng lượng Gibbs liên hệ hoá thế mỗi cấu tử pha lỏng – hơi: Suy ra: Cân bằng hoá thế của mỗi cấu tử tương đồng với giá trị trong mỗi pha: Hoá thế Các quan hệ của hoá thế: Ứng dụng phương trình (5.5) cho thế đẳng áp PHƯƠNG TRÌNH Gibbs – Duhem: Chia 2 vế phương trình cho... Độ hoạt động của quá trình pha trộn Dung dịch lý tưởng Phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Giá trị dư (sai biệt trạng thái thực tế và lý tưởng) và hoạt độ So sánh hai phương pháp tính toán hệ số hoạt áp Quy ước không đối xứng, hằng số Henry Độ hoạt động của quá trình pha trộn Khái Niệm: Khi xảy ra pha trộn giữa các cấu tử, sẽ sinh ra một giá trị do tương tác giữa các cấu tử của quá trình