ÖRNEK SET 5 - MBM 211 Malzeme Termodinamiği I

Transkript

1 ÖRNE SE 5 - MBM Malzeme ermdnamğ I 5 ºC de ve sabt basınç altında, metan gazının su buharı le reaksynunun standart Gbbs serbest enerjs değşmn hesaplayın. Çözüm C O( ( ( G S S S g Madde ( cal / S ( cal / ml. ( 98 ml 98 C ( ( g O ( 990 cal ( S 98 98, S 98, S 5. cal / 98 98, 98, ( S ( 98, C , C S 98, O 98, O G G cal Aşağıdak amnyak sentezleme reaksynu çn, 5 ºC sıcaklık ve sabt basınç altında, dengede bulunan gazların kısm basınçları arasındak lşky veren denge sabtn hesaplayın. N ( N ( Madde ( k / S ( / ml. 98 ml 98 N N ( g

2 Çözüm ( 98, N ( ( 98, 98, N S S S S 98, N S 98. / 98, S 98, N G G ( G R ln 76. ln ln N N.. örnektek reaksyn çn, tplam basıncı altında denge sabtn denge bleşm katsayısı cnsnden elde edn. (Başlangıçta ml N ve ml lduğunu kabul edn. Çözüm Reak.Önces Reak.Snrası X X N N ( 0 ml ml % atm ml

3 N N. Denge sabt yenden düzenlenecek lursa; 6 7 ( ( elde edlr. Buradak gösterlr. O halde; 6 ( 7 ( denge bleşm katsayısıdır ve le. 900 ºC dek br fırına hacmce % 50, % 5 ve % 5 çeren gaz karışımı beslenyr. Fırın çndek basınç atm de sabt tutulduğuna göre, bu sıcaklıkta dengede bulunan O gaz karışımının bleşmn bulun. ( / O O( ( ( / O G G lg Çözüm Yukarıdak k reaksynu kullanarak, O gaz karışımında bulunan tüm bleşenler çeren denge reaksynunu elde edeblrz. ( N lu reaksynu ters çevrp ( N lu reaksynla tplarsak; ( g ( O( Denge reaksynu

4 Reak.Önces Reak.Snrası X X ( O( ml ml % ( 0.5 ( 0.5 (0.5 ( atm ml. O. (0.5 ( (0.5 ( G G G G 7 7 ( G ( lg lg G R ln 07 ln , den büyük lamayacağına ve pztf br büyüklük lduğuna göre, elde edlr. O halde, 7 de ve atm basınç altında reaksyn snucu bulunan gazların denge bleşm aşağıdak gb elde edlr ( ( % 57 ( ( %8 ( ( %8 O ( % ve atm basınç altında, uygun ranlarda SO ve O reaksyna grerek, SO SO O gaz karışımını meydana getryr. Buna göre, verlen şartlarda, dengedek gaz karışımının bleşmn hesaplayın. SO / O SO G (

5 Çözüm Reak.Önces Reak.Snrası X X SO / O SO ml ml % atm ml SO / SO. O / G G G 50 ln ln (.85 R ln SO.85. SO / O ( / Elde edlen. dereceden eştlk, nümerk larak çözüleblr., den büyük lamaz ve pztf br büyüklüktür. Buradan 0. 6 larak elde edlr. 5

6 O halde, 000 de ve atm basınç altında reaksyn snucu bulunan gazların denge bleşm aşağıdak gb elde edlr 0.6 SO % O % SO % Aşağıda gaz halndek fsfr mlekülünün ( kısm larak parçalanma reaksynu ve bu reaksyna at standart Gbbs serbest enerjsnn sıcaklığa bağlı denklem verlmektedr G ( ln 09. Buna göre aşağıdakler cevaplayın. a atm tplam basınçta ve gaz karışımı bleşmnn X X 0. 5lduğu sıcaklığı, b 000 dek ve gaz karışımı bleşmnn X X 0. 5lduğu tplam basıncı, c Gaz denge bleşmnnn sıcaklıkla ve basınçla değşmn ( atm, 0 atm ve 00 atm çn Ml Oranı (X Sıcaklık ( eksenler üzernde, br blgsayar prgramı (örneğn; Ecel yardımıyla grafkle göstern. Çözüm ml ün kısm larak parçalanmasıyla ml ve ml açığa çıkar. Buna göre reaksyn snrasında sstemn tplam ml sayısı e eşt lur. er k bleşenn karışımdak ml ranının X 0. 5 lduğu nkta srulduğuna göre 0.5 X Bu durumda her br bleşen çn kısm basınçlar aşağıdak gb lacaktır. 6

7 p 0.5 ( ve a plam basınç atm lduğuna göre 0. 5 lacaktır. p 70.9 G R ln p ln p ln ln 5.9 Yukarıdak eştlkten sıcaklık hesaplandığında yaklaşık larak 8 bulunur. O halde, atm ve 8 de gaz karışımı bleşm X X 0.5 e eşttr. b 000 çn aşağıdak eştlk çözülecek lursa; 70.9 ln p 0.95ln c p, 000 plam basınç yaklaşık larak 65 atm lacaktır. O halde, 000 de ve 65 atm basınç altında gaz karışımı bleşm X X 0. 5 e eşttr. ( g ( g 7

8 7 ranında C ve O kullanılarak ndrgeyc gaz üreten br jeneratörde aşağıdak reaksynlar meydana gelmektedr. atm tplam basınç altında ve 000 de bulunan dengedek gazların bleşmlern hesaplayın. ( ( C O O G G lg 8. cal cal Çözüm Reaksynlardan anlaşılacağı gb, jeneratöre gren C ve meydana getryr. Ayrıca, luşan daha snra O, ve O le tekrar reaksyna grerek ve meydana getryr. İlk önce ( reaksynu snucu luşan gazların 000 dek denge bleşmlern hesaplayalım. G G lg cal Reaksyn dengede se; G G 000 G ln R R ln Reak. Önces Reak. Snrası X X C O 0 0 ml ml % atm ml Buna göre, reaksynun denge sabtn bleşme bağlı larak yazablrz. C.. O

9 Denge sabtn yerne kyacak lursak, aşağıdak. dereceden eştlğ elde ederz Yukarıdak eştlk, değşken değştrme yluyla çözüleblr. z dersek 76.8z 06.56z İknc dereceden denklem çözülecek lursa; z 0.66 ve z.05 bulunur., den büyük lamayacağına ve pztf br büyüklük lduğuna göre; z elde edlr. O halde, 000 de ve atm basınç altında ( reaksynu snucu bulunan gazların denge bleşm aşağıdak gb elde edlr 0.8 C % O % % % ( snucu luşan n, ( ye göre O le reaksynu söz knusudur. İlk önce ( reaksynunun 000 dek denge sabtn hesaplayalım. G G cal 9

10 Reaksyn dengede se; G G 000 G ln R R ln Reak. Önces Reak. Snrası X X (0.7 O ( ml 0.67 ml 0.67 % (0.67 atm C dahl ml Buna göre, reaksynun denge sabtn bleşme bağlı larak yazablrz... O.(0.67 (0.7.(0.055 Denge sabtn yerne kyacak lursak, aşağıdak. dereceden eştlğ elde ederz , den büyük lamayacağına ve pztf br büyüklük lduğuna göre; 0.07 elde edlr. Buna göre, verlen şartlar altında, jeneratör çnde dengede bulunan gazların bleşmler aşağıdak gb lacaktır. C % 5.5 ( % O ( %.58 ( % %.7 0

11 8 7. srudak gazların denge bleşmlernn sıcaklığa göre değşmn br blgsayar prgramı yardımıyla grafk halnde göstern. Çözüm 9 ranında C ve kullanılarak ndrgeyc gaz üreten br jeneratörde aşağıdak reaksynlar meydana gelmektedr. atm tplam basınç altında ve 000 de bulunan dengedek gazların bleşmlern hesaplayın. ( ( C O G G lg 6.08 cal lg.96 cal Çözüm Reaksynlardan anlaşılacağı gb, jeneratöre gren C ve, ve meydana getryr. Ayrıca, luşan daha snra le tekrar reaksyna grerek O ve meydana getryr. İlk önce ( reaksynu snucu luşan gazların 000 dek denge bleşmlern hesaplayalım. G G lg cal

12 Reaksyn dengede se; G G 000 G ln R R ln Reak. Önces Reak. Snrası X X C 0 0 ml ml % atm ml Buna göre, reaksynun denge sabtn bleşme bağlı larak yazablrz. C.. Denge sabtn yerne kyacak lursak, aşağıdak. dereceden eştlğ elde ederz. 6 0 Yukarıdak eştlk, değşken değştrme yluyla çözüleblr. z dersek z z 6 0 İknc dereceden denklem çözülecek lursa; z ve z bulunur., den büyük lamayacağına ve pztf br büyüklük lduğuna göre; z elde edlr.

13 O halde, 000 de ve atm basınç altında ( reaksynu snucu bulunan gazların denge bleşm aşağıdak gb elde edlr 0.8 C % % % % ( snucu luşan n, ( ye göre le reaksynu söz knusudur. İlk önce ( reaksynunun 000 dek denge sabtn hesaplayalım. G G lg cal Reaksyn dengede se; G G 000 G ln R R ln Reak. Önces Reak. Snrası X X ( (0.095 O ml ml % ( atm C dahl ml Buna göre, reaksynun denge sabtn bleşme bağlı larak yazablrz. O...( ( (0.095 Denge sabtn yerne kyacak lursak, aşağıdak. dereceden eştlğ elde ederz

14 , den büyük lamayacağına ve pztf br büyüklük lduğuna göre; 0.09 elde edlr. Buna göre, verlen şartlar altında, jeneratör çnde dengede bulunan gazların bleşmler aşağıdak gb lacaktır. C %.95 ( % O %.9 ( %. ( % srudak gazların denge bleşmlernn sıcaklığa göre değşmn br blgsayar prgramı yardımıyla dyagramla göstern. Çözüm