อุณหพลศาสตร์ของสารผสม
3(3-0-9)
วิชาบังคับก่อน : โดยความเห็นชอบของสาขาวิชา
สมบัติของไอ และของเหลวในสภาวะอุดมคติและสภาวะจริง (สมบัติโมลาร์บางส่วน ศักย์เคมี สารละลายอุดมคติ และสารละลายจริง แอกติวิตี และสถานะมาตรฐาน) ของผสมหลายองค์ประกอบในระบบอุดมคติและระบบจริง (การกำหนดสภาวะทางอุณหพลศาสตร์สำหรับของผสม สมการทั่วไปของกิบส์-ดูเฮม สมการการเปลี่ยนแปลงสำหรับระบบสารผสมหลายองค์ประกอบ) การประมาณค่าพลังงานอิสระของกิบส์ และค่าฟูกาซิตีขององค์ประกอบในสารผสม สมดุลวัฏภาคในของผสม สมดุลระบบปฏิกิริยาเคมี และสมการการดุล สารละลายอิเลกโตรไลต์ อุณหพลศาสตร์ของวัฏภาคของแข็ง
เค้าโครงรายวิชา
- สมบัติของสารละลายอุดมคติและไม่อุดมคติ (4 ชม.)
- สมบัติโมลาร์บางส่วน
- ศักย์เคมี
- แนวคิดเกี่ยวกับฟูกาซิตี
- สารละลายอุดมคติ และไม่อุดมคติ
- แนวคิดเกี่ยวกับค่าแอกติวิตีและสภาวะมาตรฐาน
- ของผสมหลายองค์ประกอบสำหรับระบบจริงและในอุดมคติ (5 ชม.)
- สภาวะทางอุณหพลศาสตร์ของของผสม
- สมการทั่วไปของกิบส์-ดูเฮม
- สมการการเปลี่ยนแปลงสำหรับระบบหลายองค์ประกอบ
- การประมาณค่าพลังงานอิสระกิบส์และค่าฟูกาซิตี (5 ชม.)
- พลังงานอิสระกิบส์บางส่วนและค่าฟูกาซิตี
- ค่าสมบัติส่วนเกินของของผสม
- ค่าฟูกาซิตีขององค์ประกอบในของผสมก๊าซ ของเหลว และของแข็ง
- สมดุลวัฏภาคในของผสม (7 ชม.)
- สมดุลระหว่างของเหลวและไอโดยใช้สัมประสิทธิ์แอกติวิตีและสมการสถานะ
- การละลายในระบบของเหลว-ก๊าซ
- การละลายในระบบของเหลว-ของเหลว
- การละลายของแข็งในของเหลวและก๊าซ
- สมดุลปฏิกิริยาเคมี และสมการการดุล (7 ชม.)
- สมดุลเคมีของระบบสารเดี่ยว
- ระบบปฏิกิริยาวิวิธพันธ์
- สมดุลวัฏภาคและเคมี
- สมการการดุลของเตาปฏิกิริยา
- สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (4 ชม.)
- อุณหพลศาสตร์ของวัฏภาคของแข็ง (4 ชม.)
ผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้
- เข้าใจและสามารถประยุกต์ใช้อุณหพลศาสตร์ของสารผสมในการคำนวณและวิจัยเกี่ยวกับสมดุลวัฏภาค อาทิ สมดุลวัฏภาคของเหลวของเหลว สมดุลวัฏภาคของเหลวไอ และสมดุลวัฏภาคของแข็งไอ และสมดุลปฏิกิริยาเคมี
- สามารถระบุข้อดี ข้อเสียของแบบจำลองอุณหพลศาสตร์แบบต่างๆ และเลือกใช้แบบจำลองที่เหมาะสมกับปัญหาหรืองานวิจัยในทางวิศวกรรมเคมีได้
Thermodynamics of Mixtures
Prerequisite : Consent of the School
Properties of ideal and non-ideal vapors and liquids: partial molar properties, chemical potential, ideal and non-ideal solutions, concept of activity and standard states. Ideal and non-ideal multicomponent mixtures: thermodynamic description of mixtures, generalized Gibbs-Duhem equation, the equations of change for a multicomponent system. Estimation of Gibbs free energy and fugacity of a component in a mixture. Phase equilibrium in mixtures. Chemical reaction equilibrium and balance equations. Electrolyte solutions. Solid-phase thermodynamics.
Course Outline
- Properties of ideal and non-ideal solutions. (4 hr.)
- Partial molar properties.
- Chemical potential.
- Concept of fugacity.
- Ideal and non-ideal solutions.
- Concept of activity and standard states.
- Ideal and non-ideal multicomponent mixture. (5 hr.)
- Thermodynamic description of mixtures.
- Generalized Gibbs-Duhem Equation.
- The Equations of change for a multicomponent system.
- Estimation of the Gibbs free energy and fugacity. (5 hr.)
- Partial molar Gibbs free energy and fugacity.
- Excess mixture properties.
- Fugacity of a species in gaseous, liquid and solid mixtures.
- Phase equilibrium in mixtures. (7 hr.)
- Vapor-liquid equilibria using activity coefficient and equation of state.
- Gas-liquid solubility.
- Liquid-liquid solubility.
- Solubility of a solid in a liquid and a gas.
- Rigorous methods for distillation design. (7 hr.)
- Chemical equilibrium in a single-phase system.
- Heterogeneous chemical reaction.
- Combined chemical and phase equilibrium.
- Overall reactor balance equations.
- Electrolyte solutions. (4 hr.)
- Solid-phase thermodynamics. (4 hr.)
Learning Outcomes
Having successfully completed this course; student must be able to:
- Understand and able to apply thermodynamics of mixtures on performing calculations and conducting research of phase equilibria; for example, liquid-liquid equilibrium, vapor-liquid equilibrium and solid-vapor equilibrium; and of chemical reaction equilibria.
- Able to differentiate the disadvantages and advantages of chemical engineering thermodynamic models and able to choose the appropriate models for the selected problems and/or research.
