Tải bản đầy đủ (.pptx) (43 trang)

BÁO CÁO TIỂU LUẬN_MÔN NHIỆT ĐÔNG HỌC HYDROCACBON ĐẶC TRƯNG CỦA HỖN HỢP

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (632.14 KB, 43 trang )

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
Giá trị mole riêng phần

Viết gọn lại:

Xác định thể tích riêng phần:
11Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Giá trị mole riêng phần

Sử dụng số liệu đã cho ta tính được số liệu (bảng 5.2) :
12Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Giá trị mole riêng phần

Sử dụng số liệu bảng 5.2 ta vẽ được đồ thị:
13Đặc 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
14Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Hoá thế

Hoá thế µi hay còn gọi là thế đẳng áp riêng phần:

Biến Thiên thế đẳng áp được biểu diễn:
15Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Hoá thế

Điều kiện cân bằng giữa các pha:

Thế đẳng áp riêng phần là thế điều hoà sự trao đổi giữa các pha

Xét cân bằng lỏng hơi, ta có:

Tại điều kiện cân bằng: dGT,P = 0 (1.36)

Với G = GL + GV ; vì thế dGT,P = dGLT,P + dGVT,P = 0
16Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
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:
17Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
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 RT ta được:

Xét biến thiên G/RT ta được:

Thay vào phương trình 5.14 ta được:

Phương trình trên được ứng dụng trong điều kiện đẳng áp đẳng nhiệt
18Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
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.
19Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Hoá thế

Mối quan hệ của hoá thế với các hàm nhiệt 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 thái xuất hiện trong áp suất.
20Đặc 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
21Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Hoạt áp

Định nghĩa:

hoá thế chỉ có thể được tính từ một nguồn nào đó. Hơn
thế nữa, nó tiệm cận -∞ nếu áp suất hay nồng độ tiệm cận
0.

Thông thường sử dụng hoạt áp để định nghĩa cho những
cấu tử của hỗn hợp cùng loại như hợp chất tinh khiết. ở
điều kiện đẳng nhiệt:
RTdlnfi = dµi (5.26)
22Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
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:

23Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
Hoạt áp

Nếu chúng ta so sánh cấu tử tinh khiết và cấu tử trong
hỗn hợp, ta có:

Cuối cùng, điều kiện cân bằng giữa các pha của hoạt áp
cũng tương tự hoá thế:
24Đặc Trưng Của Hỗn Hợp
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, chúng ta có thể ứng dụng phương trình Gibbs – Dumhem cho hoạt áp:
25Đặc Trưng Của Hỗn Hợp

×