1 Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics Chapter 3 Volumetric properties of pure fluids Smith
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 2 體積性質用數學式表示時的變數選擇考慮為何？ 為什麼要先討論體積性質？ 為什麼？ 為什麼？ 為什麼？ 為什麼？ 為什麼？ 一個物質其莫耳體積有大有小： 所代表的意義？ 如何造成其大小改變呢？
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 3 一個化學工業程序中所 需要的熱力性質如內能 焓熱功等皆可由體積性 質估算 數學通式表示式 PVT 狀態方程式為一包含 三個變數的數學方程式 其自由度為 2 通式化關聯的 PVT 數據
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 4 純成分物質 P T 相圖 純成分物質 P V 相圖及 等溫行為軌跡 臨界行為與物理性質 超臨界流體
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 5 單相區之狀態方程式表 示式 計算物質隨溫度與壓力 變數之狀態改變的莫耳 體積變化量之微分式 常使用之相關熱力性質 偏導數定義 熱力性質計算應用
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 6 維里狀態方程式的架構 過程 對物質之蒸氣或氣體觀 察定溫下之 PV 行為 將實驗數據作圖 由科學研究之圖形得到 一個極限行為 再進行另外定溫實驗數 據之收集與觀察 討論描述該極限行為之 意義
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 7 維里狀態方程式的架構 過程 ( 續 ) 建立溫度標 作進一步的定義 常數 R 明確陳述常數定義之意 義 架構維里方程式之數學 關係式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 8 維里狀態方程式的架構 過程 ( 續 ) 維里方程式的另一表示 式 維里方程式的又另一表 示式 維里係數之物理意義 不同維里方程式表示式 間之係數的換算式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 9 狀態方程式的家族史 號角響起於 1662 年 再經 125 年理想狀態方程 式之資訊已經週延 後續亞佛加厥定律之提出 正式架構並結論定義理想 氣體行為 又經 86 年粒子間作用力 與自由空間觀念又被陳述 van der Waals 狀態方程式 微擾理論之觀念被應用於 維里方程式 統計力學的角度來發展推 演出維里方程式 引領出一片空間發展
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 10 理想氣體 定義壓縮因子 量化值壓縮因子之意義 巨觀行為之理想氣體 由理想狀態方程式描述 內能僅為溫度的函數 理想氣體之相關熱力性 質關係式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 11 狀態方程式應用於計算 程序 選定 T 與 V 為獨立變 數之熱與功計算式推演 選定 T 與 P 為獨立變 數之熱與功計算式推演
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 12 狀態方程式應用於計算程 序 ( 續 ) 選定 P 與 V 為獨立變數 之熱與功計算式推演 定溫程序之計算
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 13 定壓程序之計算 定容程序之計算 絕熱程序之計算
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 14 絕熱程序之理想氣體行為 關係 絕熱程序之另外一種數學 語言
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 15 絕熱程序 怕到了吧 哈 哈 哈
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 16 多元程序 通式化之熱的計算式 通式化之功的計算式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 17 多元程序之狀況討論與 比較
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 18 不可逆程序 維里方程式的應用 兩項維里方程式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 19 維里方程式的應用 ( 續 ) 第二維里係數之求取 三項維里方程式與適用 條件 維里方程式的延伸 BWR 狀態方程式 八參數之狀態方程式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 20 立方型狀態方程式 可同時描述氣相與液相 的行為 由 van der Waals 於 1873 年提出
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 21 立方型狀態方程式的一 般化式 體積立方型 不同參數條件 較重要一類之立方方程 式 為兩參數之立方形狀態 方程式 a(T) b
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 22 立方型狀態方程式參數 的求取 由 PVT 數據回歸計算 由臨界性質求取
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 23 對應狀態方程式之建立 無因次的 vdW EOS 兩參數對應狀態理論 第三參數呢
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 24 三參數對應狀態理論 氣相莫耳體積的求取 利用試誤疊代法 用電腦程式計算
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 25 液相莫耳體積的求取 疊代程序起始猜測值 氣相 液相
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 26 氣體通式化關聯 三參數對應狀態理論之 應用 Lee/Kesler 通式化關聯 由 BWR EOS 為計算基 底 以數據表方式呈現 對於量子氣體使用時之 相關資訊 臨界溫度
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 27 對於量子氣體使用時之 相關資訊 ( 續 ) 臨界壓力 臨界體積 ( 比容 ) 第二維里係數之通式化 式
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 28 液體通式化關聯 Rackett 方程式 兩參數對應狀態理論關聯 估算液體體積 另一估算液體體積之計算 程序
Chapter 3. Volumetric properties of pure fluids 29 劇情如何發展？ 下章分曉！