Podmínky pro získání zápočtu a zkoušky z předmětu Chemicko-inženýrská termodynamika pro zpracování ropy Zápočet je udělen, pokud student splní zápočtový test alespoň na 50 %. Zápočtový test obsahuje 3 výpočetní příklady z probírané látky. Při testu je možno používat libovolné pomůcky (literaturu, PC, software). Není dovolena jakákoliv komunikace s jinou osobou. Při testu student bude mít k dispozici chemicko-inženýrské tabulky a přehled potřebných vztahů. Zkoušku může student skládat po získání zápočtu. Zkouška se skládá písemným testem a následným pohovorem. Student nesmí používat žádné pomůcky. Důraz je kladen na znalost definic, veličin (a jejich závislostí), fázových diagramů apod. Nejsou vyžadována odvození. Pro složení zkoušky je nutno dosáhnout alespoň 50 % maximálního bodového hodnocení. Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu. Požadavky pro výpočetní část (získání zápočtu) Výpočet tlaku nasycených par nebo teploty varu z tenzní rovnice Výpočet PV chování z kubických stavových rovnic (čistá látka i směs) Výpočet (odha viriálních koeficientů (čistých látek, smíšených, směsi) Výpočet PV chování z viriálních stavových rovnic Výpočet PV chování z pomocí teorému korespondujících stavů pomocí tabulek dle Lee-Keslera Výpočet hustoty kapaliny z Rackettovy rovnice Použití dodatkové vnitřní energie, entalpie a entropie pro výpočet tepla, objemové a technické práce Výpočet fugacitních koeficientů čistých látek i složek ve směsi z tlakového viriálního rozvoje s druhým viriálním koeficientem Aplikace dodatkové entalpie a dodatkového objemu pro výpočet změny teploty nebo změny objemu při směšování dvou látek Výpočet aktivitních koeficientů ve dvousložkové směsi ze zadaného modelu pro dodatkovou Gibbsovu energii Výpočet rovnováhy kapalina-pára (reálné chování kapaliny popsané aktivitními koeficienty, reálné chování parní fáze popsané tlakovou viriální stavovou rovnicí) Aplikace Henryho zákona (rozpustnost plynů v kapalinách) Výpočet rovnováhy kapalina-kapalina ve dvousložkovém systému Výpočet rovnováhy kapalina-pevná fáze ve dvousložkovém systému
Okruhy ke zkoušce Skripta: Fyzikální chemie magisterský kurz (J. Novák a kolektiv, VŠCH Praha 2006) http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/index.html Stavové chování plynů a kapalin Stavová rovnice ideálního plynu Kritický bod a kritické veličiny Stavové rovnice reálných plynů eorém korespondujících stavů Stavové chování kapalin Směsi reálných plynů a kapalin I. a II. věta termodynamická ermodynamické veličiny (U, H, S, G, F, Cp, Cv) a jejich změny s teplotou a tlakem Chemický potenciál, fugacita a fugacitní koeficient Doplňkové veličiny reálného plynu Výpočet tepla a práce při různých dějích ermodynamika směsí Ideální a reálné směsi plynů a kapalin Dodatkové veličiny Parciální molární veličiny Chemický potenciál a fugacita složky ve směsi Aktivita a aktivitní koeficient Fázové rovnováhy Extenzivní a intenzivní kritérium rovnováhy Fázové rovnováhy jednosložkových soustav lak nasycených par Rovnováha kapalina pára Rozpustnost plynů v kapalinách Rovnováha kapalina kapalina Rovnováha kapalina pevná fáze Pákové pravidlo Chemická rovnováha Látková bilance chemické reakce Podmínky rovnováhy Rovnovážná konstanta Vliv reakčních podmínek na rovnovážné složení
UKÁZKA ZÁPOČOVÉHO ESU Chemicko-inženýrská termodynamika Jméno a příjmení:... Datum:... Příklad 1: Při teplotě 280 K a tlaku 6 MPa vypočtěte pomocí Relichovy-Kvongovy-Soaveho rovnice hustotu plynu o složení 83 mol. % methanu, 10 mol. % vodíku a 7 mol. % ethanu. Příklad 2: Vypočtěte teplo, které je nutno odebrat jednomu molu směsi methanu (x 1 = 0.9) a ethanu (x 2 = 0,1) pro jeho ochlazení z 300 K na 250 K za konstantního objemu. Počáteční tlak směsi je 5 MPa. Použijte van der Waalsovu rovnici. Standardní teplota Standardní tlak st = 298.15K st p = 0.1MPa Methan: 0 3 Cpm = 13.89 + 75.33 10 15.92 10 6 2 H (, p ) = 0, S (, p ) = 186.26J mol K st st st st st st 1 1 Ethan: 0 3 Cpm = 14.39 + 144.12 10 36.85 10 6 2 H (, p ) = 0, S (, p ) = 229.05J mol K st st st st st st 1 1 Příklad 3: Vypočtěte teplotu varu a rovnovážné složení parní fáze pro roztok obsahující 61.7 mol.% methanolu a 38.3 mol.% chloroformu (trichlomethanu) při tlaku 101.325 kpa. Uvažujte reálné chování kapalné fáze popsané Wilsonovou rovnicí.
UKÁZKA ÚLOH ZKOUŠKOVÉHO ESU Chemicko-inženýrská termodynamika Jméno a příjmení:... Datum:... 1. Specifickou hustotu ideálního plynu lze určit z relace: a) p b) pm c) pv pm (p=tlak, V=objem, M=molekulová hmotnost, =teplota, R=univ. plynová konstanta) 2. V kritickém bodě (rovnováhy g-l) platí: a) H = (výparná entalpie) výp m 0 b) ( V p) c =0 c) z = (kritický kompresibilitní faktor) c 0 () l ( g) Vm = Vm (molární objemy nasycené kapaliny a páry) 3. Kritický kompresibilitní faktor organických látek nabývá většinou hodnoty: a) okolo 0,333 b) vždy 0,27 c) v oboru 0,25 0,29 libovolné 4. Chová-li se dvousložková směs podle Amagatova zákona, pak pro smíšený viriální koeficient platí: a) B 12 = 1 b) B 12 = 0 c) B12 = B11B22 B = ( B + B )/2 12 11 22
UKÁZKA ÚLOH ZKOUŠKOVÉHO ESU Chemicko-inženýrská termodynamika 5. Která křivka kvalitativně nejlépe vystihuje závislost druhého viriálního koeficientu na teplotě (v širokém teplotním intervalu) a) b) c) 6. Za podmínek, kdy p 0, pro kompresibilitní faktor reálného plynu platí a) z 0 b) z + c) z 1 z z c (zc je kritický kompresibilitní faktor) 7. Pro výpočet acentického faktoru látky není nutno použít a) kritický tlak b) kritickou teplotu c) kritický kompresibilitní faktor závislost tenze par na teplotě 8. Entropie ideálního plynu závisí a) pouze na teplotě b) na teplotě i tlaku c) pouze na tlaku na teplotě a objemu 9. Pro vratný adiabatický děj v soustavě s ideálním plynem, jehož tepelná kapacita je nezávislá na teplotě, platí a) S = 0 b) w= U c) H = 0 pv κ = konst. 10. Joule-homsonův koeficient je roven a) µ = ( p / ) H b) µ = ( / p) H c) µ = ( H / ) p C p µ = ( H / p) ( H / ) p