SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLILUETTELO 4

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLILUETTELO 4"

Erkki Järvinen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 1 SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLILUETTELO 4 1 KEMIALLISESTI REAGOIVA TERMODYNAAMINEN SYSTEEMI 6 11 Yleistä 6 12 Standarditila ja referenssitila 7 13 Entalpia- ja entropia-asteikko 11 2 ENTALPIA JA OMINAISLÄMPÖ Määritelmiä Reaktioentalpia Muodostumisentalpia Entalpia-asteikkosopimus 1 o kemiallisesti reagoivalle yhdisteelle Entalpian ja ominaislämmön lämpötilariippuvuus Entalpian ja ominaislämmön paineriippuvuus Entalpia absoluuttisessa nollapisteessä 32 3 ENTROPIA Ominaisentropia Termodynamiikan kolmas pääsääntö Absoluuttinen entropia Muodostumisentropia 39 4 EULERIN HOMOGEENIFUNKTIOTA KOSKEVA TEOREEMA JA SEN 40 MERKITYS SEOSTEN TERMODYNAMIIKASSA 41 Eulerin homogeenifunktiota koskeva teoreema Molaariset osasuureet Liuokset Kaasuseokset 47 5 TERMODYNAAMINEN TASAPAINOTILA Ehto stabiilille termodynaamisella tasapainolle Gibbsin vapaa energia Kemiallisen potentiaalin määritelmä Kemiallisen reaktion tasapaino 55 6 PUHTAIDEN FAASIEN TASAPAINOTERMODYNAMIIKKA Paineen ja lämpötilan välinen riippuvuus puhtaan yhdisteen faasi- 58 tasapainossa 62 Kemiallinen potentiaali puhtaalle yhdisteelle Kemiallinen potentiaali standarditilassa 62 7 KAASUSEOKSET Kaasukomponentin aktiivisuus Ideaalikaasureaktioiden tasapainovakio Ideaalikaasureaktion tasapainokoostumuksen määrittäminen 74

2 2 8 SEOKSEN TASAPAINOON LIITTYVIÄ YLEISIÄ YHTÄLÖITÄ Molaarinen osaentropia ja molaarinen osatilavuus Gibbsin energian muutoksen ja entalpian muutoksen välinen riippuvuus Tasapainovakio Tasapainovakion lämpötilariippuvuus Van't Hoffin isokoori Reaktioentalpian lämpötilariippuvuus Gibbsin ja Gibbs-Duhemin differentiaalikaavat Faasisääntö 96 9 LIUOKSET Liuosten kemiallinen potentiaali Ehto seoksessa olevan komponentin faasitasapainolle Liuoksen ja höyryseoksen tasapaino Höyrystyvän komponentin aktiivisuus liuoksessa Liuosten malleja Ideaaliliuos Ideaalinen laimea liuos Reaaliliuos Molaalisuus koostumusmuuttujana Elektrolyyttiliuokset Ionien termodynamiikka Elektrolyytit Liuoksen jäätymis- ja kiehumispisteen riippuvuus koostumuksesta ja 124 paineesta 961 Jäätymispiste Kiehumispiste VAKIOLÄMPÖTILASSA JA VAKIOPAINEESSA TAPAHTUVAN 132 PROSESSIN MINIMI- JA MAKSIMI-TYÖMÄÄRÄ 101 Minimi- ja maksimityö Esimerkki minimityön määrittämisestä tislausprosessissa SÄHKÖKEMIALLINEN TASAPAINO Sähkökemiallinen systeemi Galvaaniset kennot Elektrolyysikenno Nernstin kaava Polttokenno sovellutusesimerkkinä PALAMISPROSESSIEN TERMODYNAMIIKKA Täydellinen palaminen ja ilmakerroin Reaktioentalpia ja polttoaineiden lämpöarvo Reaktioentalpian lämpötilariippuvuus Reaktioentalpian ja sisäenergian muutoksen välinen riippuvuus Polttoaineiden lämpöarvo Polttoaineen lämpöarvon ja muodostumisentalpian välinen 167 riippuvuus 123 Polttoainesysteemiin energiatase Adiabaattinen palamislämpötila 181

3 3 125 Termodynaamisen happokastepisteen laskeminen REAKTIOKINETIIKKA Reaktionopeus Reaktionopeusvakion lämpötilariippuvuus Reaktiomekanismi TASAPAINON MÄÄRITTÄMINEN TIETOKONEOHJELMILLA Laskentamenetelmät HSC-ohjelman käyttöesimerkkejä polttotekniikassa Kivihiilen kaasutusreaktio Turpeen kaasutusreaktori Rikinpoistoesimerkki 215 LÄHDELUETTELO 218 LIITE 1 YHTEENVETO JANAF-TAULUKKOJEN MERKINNÖISTÄ 221 LIITE 2 KÄSITELUETTELO 222 LIITE 3 TAULUKKOLUETTELO 227

4 4 SYMBOLILUETTELO a aktiivisuus, dimensioton A taajuustekijä, (mol/m 3 ) n s -1 c konsentraatio, mol/m 3 cp ominaislämpö vakiopaineessa, J/kgK tai J/molK cv ominaislämpö vakiotilavuudessa, J/kgK tai J/molK E aktivaatioenergia, J/mol f fugasiteetti, Pa f faasien lukumäärä (faasisäännön yhteydessä) F Faradayn vakio = As/mol F Helmholzin vapaa energia, J G Gibbsin energia, J gef Gibbsin energiafunktio, J/molK h ominaisentalpia, J/kg tai J/mol h osaentalpia, J/mol H entalpia, J I sähkövirta, A k reaktionopeusvakio K tasapainovakio, dimensioton l höyrystymislämpö, J/kg tai J/mol m molaalisuus, mol/kgliuotin m massa, kg m massavirta, kg/s M moolimassa, kg/mol n ainemäärä, mol (1 mol = *10 23 ) n kokonaisluku (kappaleessa 114) n moolivirta, mol/s p paine, Pa P teho, W q polttoaineen lämpöarvo, J/kg Q lämpömäärä, J Q sähkömäärä, As Q r r R s s S t T u u U U v v lämpövirta, W sulamislämpö, J/kg tai J/mol reaktionopeus, mol/s yleinen kaasuvakio, J/molK ominaisentropia, J/kgK tai J/molK osaentropia, J/molK entropia, J/K aika, s lämpötila, K tai o C ominaissisäenergia tai osasisäenergia, J/kgK tai J/molK osasisäenergia, J/molK sisäenergia, J jännite, V ominaistilavuus, m 3 /mol tai m 3 /kg osatilavuus, m 3 /mol

5 5 V tilavuusvirta, m 3 /s V tilavuus, m 3 w massaosuus, dimensioton W työ, J x mooliosuus, dimensioton y mooliosuus, dimensioton z varausluku Kreikkalaiset symbolit a ioniparien muodostumisaste, dimensioton g tilavuuden lämpötilakerroin, 1/K g aktiivisuuskerroin, dimensioton j suhteellinen höyrynpaine, dimensioton F sähköinen potentiaali, V f lämpöteho, W k T isoterminen kompressibiliteetti, 1/Pa l ilmakerroin, dimensioton m kemiallinen potentiaali, J/mol r tiheys, kg/m 3

Samankaltaiset tiedostot

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon termodynamiikkaa 1 DEE-5400 Risto Mikkonen ermodynamiikan ensimmäinen pääsääntö aseraja Ympäristö asetila Q W Suljettuun systeemiin tuotu lämpö + systeemiin