화학공학열역학 내용 요약

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화학공학열역학 내용 요약에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

를 용질의 가상적인 표준상태로 하고서
rm hat f_i
=
rm k_i m_i
,
rm f_i ^o
=
rm k_i m_i^o
=
rm k_i
(1 molal) =
rm k_i
rm hat a_i
=
rm hat f_i / f_i ^o
=
rm m_i
이다.
6. 단일반응의 평형전환율(equilibrium conversion for single-reaction)
7. 반응계의 상률과 듀헴의 정리(phase rule & Duhem's theorem for reacting system)
·깁스 상률(시성변수에 적용)
F = 2 - + N - r - s
where = # of phases, r = # of independent chemical rxn, s = # of special constraints
상률 변수의 수는 화학반응계에서도 변함없이 온도,압력, 각 상의 N-1 몰분율로 동일하여 2 + (N-1)이며, 방정식의 수는 상평형방정식(퓨게시티 등가성) N( -1)과 함께 화학 반응의 평형 판단기준인 Eq.(15.8)이 독립된 반응수만큼 r개 새로 생겨나며, special constraints가 있을 경우에는 그만큼 방정식 수가 늘어난다.
·듀헴의 정리(시성 및 시량변수를 완전히 결정)
닫힌 계에서 처음에 성분들의 질량이 주어져서 생성된 계는 두 독립 변수를 지정하면, 평형상태가 완전히(시성&시량) 정해진다. 반응계에서 각 독립반응마다 반응좌표
rm epsilon_j
라는 새로운 변수가 생기나, 또한 화학반응의 평형방정식 Eq.(15.8)도 생기므로, 변수의 수와 방정식의 수의 차이에는 변화가 없다.
8. 다중반응 평형(multireaction equilibria)
내용정리문제: (1)반응좌표, 활동도, 평형상수의 정의를 적어보라 (2) 화학반응에서의 평형의 판단기준을 적어보라 (3) 표준깁스에너지변화와 평형상수의 관계식, 평형상수의 온도의존성(Van't Hoff식)을 적어보라 (4) 평형상수와 조성의 관계를 기상,액상으로 나누어 적어보라 (5) 화학반응계에서의 깁스상률과 듀헴정리를 적어보라
16장. 공정의 열역학적 분석(thermodynamic analysis of processes)
개요: 열역학적 관점(1법칙,2법칙)으로 공정을 평가하는데 즉, 에너지가 쓰여지거나 생성되는 공정에서 비가역으로 인한 에너지의 낭비(손실)를 알아본다
1. 이상적인 일(ideal work)
ideal work = 공정에서 유체의 상태변화에 일을 필요로 하거나 유체의 상태변화로 인해 일이 생성될 때에, 완전한 가역과정에서 있게 되는 최소량의 일과 최대량의 일의 두 극한값
정상상태 유동(흐름)과정에서 완전한 가역과정(계와 외부 전체는 엔트로피의 생성 또는 변화값
rm {dot S}_G,total
=
rm { dotS}_total
= 0 )에서의 열역학2법칙을 열역학1법칙에 대입하여 가역과정의 이상적인 일을 구하면
rm dot Q
(rev) =
rm T_sigma ` (S dot m )_fs
where
rm T_sigma
= temperature of the surroundings
+)
rm [(H + 1/2 u^2 + zg ) dot m ]_fs
=
rm dot Q
(rev) +
rm dot W_s
(rev)
rm dot W_s
(rev) =
rm [(H + 1/2 u^2 + zg ) dot m ]_fs
-
rm T_sigma ` (S dot m )_fs
가역과정이라는 상상의 공정에서 계산된 이상적인 일이며, 위치에너지나 운동에너지의 변화가 적을 경우에는
rm W_ideal
= H -
rm T_sigma ` S
이다.
rm W_ideal
>0인 경우엔
rm W_ideal
= minimum work required to bring about a given change of state of the flowing streams.
rm W_ideal
<
rm W_s
(실제의 비가역 일)이므로
rm eta_t
(thermodynamic efficiency) =
rm W_ideal
/
rm W_s
rm W_ideal
<0인 경우엔
rm W_ideal
= maximum work obtainable from a given change of state of the flowing streams.
rm W_ideal
>
rm W_s
(실제의 비가역 일)이므로
rm eta_t
(thermodynamic efficiency) =
rm W_s
/
rm W_ideal
2. 손실 일(lost work)
lost work = 실제 공정에서는 비가역성으로 인해 손실되는(일로 전환될 수 없는 잃게되는 에너지) 일이 생긴다. 즉, 실제 일과 이상적인 일의 차이
실제 비가역 공정의 일을 1법칙(에너지수지)에서 구하고 가역과정의 이상적인 일을 빼면
rm dotW_s
(not rev) =
rm [(H + 1/2 u^2 + zg ) dot m ]_fs
-
rm dot Q
(not rev)
rm dotW_s
(rev) =
rm [(H + 1/2 u^2 + zg ) dot m ]_fs
-
rm dot Q
(rev)
-) =
rm [(H + 1/2 u^2 + zg ) dot m ]_fs
-
rm T_sigma ` (S dot m )_fs
rm {dotW}_lost
=
rm T_sigma ` (S dot m )_fs
-
rm dot Q
비가역 공정의 2법칙(엔트로피수지)
rm {dot S}_G,total
(
rm { dotS}_total
) =
rm (S dot m )_fs
-
rm dotQ over T_sigma
을 대입하면
rm {dotW}_lost
=
rm T_sigma {dot S}_G,total
or
rm T_sigma { dotS}_total
: 2법칙은
rm {dot S}_G,total
(
rm { dotS}_total
) 0이라고 말하므로
가역공정에선 이 값이 0이어서 손실 일이 0이며, 비가역 공정은 0보다 크므로 손실일은 0보다 크다.
내용정리문제: (1) 정상상태 유동과정에서 이상 일과 손실 일의 식을 적어보라

키워드

화공열역학,   화학공학열역학,   스미스,   열역학,   thermodynamic