آموزش ترمودینامیک مهندسی شیمی ۲ – مرور و حل مساله
ترمودینامیک براساس چهار قانون بنا شده است، قانون صفرم که اثر دما را بررسی می کند و قانون اول که در رابطه با کار و گرما و تبدیلات آن ها است. قانون دوم جهت انجام سیکل ها را تعیین می کند و مفهوم آنتروپی توسط قانون سوم بیان می شود. به طور مثال بحث سیکل های توان و تبرید یکی از موارد کاربردی در علوم نوین است که با جزئیات در مباحث ترمودینامیکی مورد بررسی واقع شده است. در مجموع، ترمودینامیک برای انسان ها انرژی ارزان و سوخت ارزان تر فراهم کرده است. در نتیجه رشد جمعیت و امید به زندگی، بیشتر از آن چیزی که مردم 200 سال پیش تصور می کردند، شده است. در این فرادرس، مثال ها و مسائلی در رابطه با کلیه مباحث ارائه شده در دوره های کارشناسی رشته های مهندسی شیمی تحت پوشش قرار گرفته است.
- درس یکم: خواص ترمودینامیکی مخلوط های همگن
- روابط ترمودینامیکی برای سیستم های با ترکیب متغیر
- تغییرات پتانسیل شیمیایی با دما و فشار (تعریف پتانسیل شیمیایی)
- انرژی آزاد گیبس (Gibbs) به عنوان معیار تعادل
- خواص مولی جزئی (پارشیال)
- معادله گیبس-دوهم (Gibbs-Duhem)
- محلول های ایده آل، فوگاسیته (Fugacity) و ضریب فوگاسیته
- اکتیویته و ضریب اکتیویته
- دیاگرام های آنتالپی غلظت
- قانون هنری (Henry) و ثابت های آن
- درس دوم: تعادل فازها
- مروری بر معیارهای ترمودینامیکی تعادل فازها
- کاربرد اصول تعادل در محاسبات تعادل بخار - مایع در سیستم های دوجزئی و چندجزئی مخلوط شدنی
- محاسبه ضریب توزیع k
- کاربرد معادله گیبس - دوهم
- تعادل بخار - مایع (VLE)
- قانون رائولت (Raoult's law) و رائولت اصلاح شده
- محاسبات تعادل در سیستم های با درجه اختلاط محدود، نقاط آزئوتروپیک (Azeotropic)
- محاسبه نقطه حباب
- محاسبه نقطه شبنم
- درس سوم: تعادل واکنش های شیمیایی
- مروری بر معیارهای تعادل شیمیایی
- محاسبه درصد تبدیل تعادلی برای واکنش های تکی و چندتایی هموژن و هتروژن
- محاسبه ثابت تعادل واکنش ها
- اثر درجه حرارت روی ثابت تعادل
- رابطه بین ثابت های تعادل و غلظت اجزا
- درجه آزادی قانون گیبس در سیستم های در حال واکنش
- گرمای استاندارد واکنش
- قانون فازها و قضیه دوهم در سیستم های در حال واکنش
- درس چهارم: ترمودینامیک فرایندهای جریانی
- معادلات دیفرانسیل اصل بقای جرم و اصل بقای انرژی در مورد فرایندهای جریانی
- موازنه انرژی مکانیکی و معادله برنولی (Bernoulli's principle)
- جریان در لوله ها
- جریان سیال تراکم پذیر در شیپوره ها
- کمپرسورهای یک یا چند مرحله ای
- توربین ها
- پدیده خفگی در شیپوره ها
- شیرها و وسایل اندازه گیری جریان
- پمپ ها
- اجکتورها (Ejectors)
- نازل ها (Nozzle)
- اثر ژول تامسون (Joule-Thomson effect)
- درس پنجم: تبدیل حرارت به گاز
- مقدمه ای بر انواع ماشین های حرارتی
- چرخه کارنو (Carnot)
- چرخه رانکین (Rankine)
- چرخه بخار و نیروگاه بخار
- موتورهای احتراق داخلی
- موتور اتو
- موتور دیزل
- موتور جت
- موتور راکت
- نیروگاه گازی
- درس ششم: سرماسازی و میعان
- چرخه سرماسازی کارنو
- انتخاب ماده سرمازا
- سرماسازی جذبی
- تراکم بخار و مقایسه آن ها
- پمپ های حرارتی
- فرایندهای میعان
منبع:
فرادرس