Repozitorij
Repozitorij je prazan
Anketa
Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!
Termodinamika realnih sustava
Šifra: 125952
ECTS: 5.0
Nositelji: prof. dr. sc. Marko Rogošić
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Seminar 15
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA:
U okviru ovog kolegija studenti ovladavaju primjenom osnovnih termodinamičkih zakona i naprednih matematičkih metoda pri rješavanju kemijsko inženjerskih zadataka: procjene termodinamičkih svojstava čistih tvari, smjesa i otopina, proračuna fazne ravnoteže, proračuna kemijske ravnoteže.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:

1. Tjedan
Uvod u termodinamiku realnih sustava - što je termodinamika i čime se bavi, podjela termodinamike, program kolegija, potrebna predznanja, osnovni pojmovi: termodinamički sustavi, veličine, parametri faze, stanja, procesi, zakoni termodinamike,
Volumetrijska svojstva realnih fluida - pT-dijagram, Gibbsovo pravilo faza, opća plinska jednadžba, odstupanja od idealnosti, koeficijent kompresibilnosti, Joule-Thomsonov koeficijent, ukapljivanje realnog plina

Seminar - upoznavanje s programom računskih seminara (Zagajski-Kučan)

2. Tjedan
Volumetrijska svojstva realnih fluida - međudjelovanja čestica plina, Lennard-Jonesov potencijal, virijalna jednadžba, Boyleova temperatura, BWR jednadžba
Volumetrijska svojstva realnih fluida - van der Waalsova jednadžba, parametri, rad ukapljivanja, ravnotežni tlak, načela korespondentnih stanja i termodinamičke sličnosti, kritični koeficijent kompresibilnosti, Pitzerov koeficijent acentričnosti, Lee-Keslerova korelacija

Seminar - zadaci: volumetrijska svojstva realnih fluida (Zagajski-Kučan)

3. Tjedan
Volumetrijska svojstva realnih fluida - jednadžbe stanja trećeg stupnja, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson, izračunavanje pvT-svojstava, usporedba jednadžbi, plinske smjese
Termodinamička svojstva realnih fluida - toplinske tablice i dijagrami, konstrukcija ph i sT-dijagrama, funkcije odstupanja, načela korespondendnih stanja i termodinamičke sličnosti, Yen-Alexanderova i Lee-Keslerova korelacija za entalpiju i entropiju

Seminar - zadaci: volumetrijska svojstva realnih fluida (Zagajski-Kučan)

4. Tjedan
Termodinamička svojstva realnih fluida - fugacitivnost i koeficijent fugacitivnosti, fugacitivnost kao funkcija odstupanja, izračunavanje Gibbsove energije iz fugacitivnosti, ovisnost fugacitivnosti o tlaku i temperaturi, fugacitivnost i načela korespondentnih stanja i termodinamičke sličnosti
Termodinamika realnih otopina - definicija idealne otopine, volumen, entalpija i entropija miješanja, uzroci neidealnosti realnih otopina

Seminar - pokazni seminar: jednadžbe stanja realnih plinova (Zagajski-Kučan)

5. Tjedan
Termodinamika realnih otopina - parcijalne molarne veličine u dvo- i višekomponentnim realnim sustavima, Gibbs-Duhemova jednadžba, parcijalna fugacitivnost i parcijalni koeficijent fugacitivnosti, veličine miješanja, eksces veličine
Termodinamika realnih otopina - aktivnost i koeficijent aktivnosti, standardna stanja čistog plina, kapljevine i krutine te komponenti plinskih i kapljevitih smjesa, Poyntingov faktor, Lewis-Randallovo pravilo, beskonačno razrijeđena otopina, Henryjev zakon za realne otopine

Seminar - zadaci: termodinamička svojstva realnih fluida (Zagajski-Kučan)

6. Tjedan
Termodinamika realnih otopina - određivanje parcijalnih molarnih veličina metodama presjeka, tangente, prividnih molarnih veličina, te primjenom Gibbs-Duhemove jednadžbe, veza Gibbsove energije, aktivnosti i koeficijenta aktivnosti
Modeli koeficijenta aktivnosti - modeli koeficijenta aktivnosti: Margules, red potencija, Van Laar, Wohl, regularne i atermalne otopine, Scatchard-Hildebrand; Flory-Hugginsov parametar međudjelovanja, parametar topljivosti, određivanje parametara modela

Seminar - zadaci: termodinamika realnih otopina (Zagajski-Kučan)

7. Tjedan
Modeli koeficijenta aktivnosti - modeli koeficijenta aktivnosti: Wilson, Tsuboka-Katayama, Hiranuma, NRTL, UNIQUAC; modeli strukturno-grupnih doprinosa: ASOG, UNIFAC
Rekapitulacija - termodinamika realnih otopina i modeli koeficijenta aktivnosti, priprema za provjeru znanja

Seminar - priprema za 1. provjeru znanja (Zagajski-Kučan)

8. Tjedan
1. provjera znanja - volumetrijska svojstva realnih fluida, termodinamička svojstva realnih fluida, termodinamika realnih otopina, modeli koeficijenta aktivnosti
Termodinamička ravnoteža - uvjeti ravnoteže u izoliranim i zatvorenim sustavima, uvjeti stabilnosti sustava, reakcijski sustavi, termodinamička interpretacija Le Chatelierovog načela

Seminar - zadaci: termodinamika realnih otopina (Zagajski-Kučan)

9. Tjedan
Ravnoteža para-kapljevina - uvjet ravnoteže preko kemijskih potencijala i parcijalnih fugacitivnosti, opis neidealnosti faza pomoću jednadžbi stanja i modela koeficijenta aktivnosti, uvjet ravnoteže za idealnu paru, odnosno kapljevinu
Ravnoteža para-kapljevina - fazni dijagrami, Txy-dijagram, pxy-dijagram, xy-dijagram, sustavi pravilna ponašanja, azeotropni sustavi, izračunavanje vrelišta, kapljišta, jednokratnog isparavanja

Seminar - zadaci: termodinamika realnih otopina (Zagajski-Kučan)

10. Tjedan
Ravnoteža kapljevina-kapljevina - uvjet ravnoteže preko kemijskih potencijala, fazni dijagrami, ovisnost tlaka para o sastavu, ovisnost Gibbsove energije miješanja o sastavu, utjecaj temperature i tlaka na mješljivost, trokutni dijagrami, pravilo poluge
Ravnoteža kapljevina-krutina - uvjet ravnoteže preko kemijskih potencijala i parcijalnih fugacitivnosti, fazni dijagrami, eutektici, međumolekulni spojevi, peritektici, izračunavanje topljivosti krutina u kapljevini, Schroederove jednadžbe, ternarni eutektici, eutektički kanali

Seminar - zadaci: ravnoteža para-kapljevina (Zagajski-Kučan)

11. Tjedan
Ravnoteža plin-krutina - uvjet ravnoteže preko kemijskih potencijala i parcijalnih fugacitivnosti, superkritični fluidi kao otapala, izračunavanje topljivosti krutine u fluidu
Kemijska ravnoteža - uvjet kemijske ravnoteže: minimum Gibbsove energije, stehiometrijska suma kemijskih potencijala, homogene kemijske reakcije, standardna reakcijska Gibbsova energija, ovisnost standardne Gibbsove reakcijske energije o temperaturi

Seminar - zadaci: ravnoteža kapljevina-krutina (Zagajski-Kučan)

12. Tjedan
Kemijska ravnoteža - primjeri rješavanja problema homogene kemijske ravnoteže, homogena kemijska ravnoteža kod višereakcijskih sustava, određivanje minimalnog broja reakcija, Denbighova metoda, metoda matrične eliminacije
Kemijska ravnoteža - određivanje globalnog minimuma Gibbsove energije sustava, heterogena kemijska ravnoteža

Seminar - priprema za 2. provjeru znanja (Zagajski-Kučan)

13. Tjedan
2. provjera znanja - termodinamička ravnoteža, ravnoteža para-kapljevina, ravnoteža kapljevina-kapljevina, ravnoteža kapljevina-krutina, kemijska ravnoteža
Rekapitulacija - rasprava o gradivu, predavanjima, seminarima, priprema pismenog i usmenog ispita

Seminar - zadaci: ponavljanje (Zagajski-Kučan)

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Opće kompetencije:
primjena osnovnih zakona termodinamike i literaturnih ili vlastitih eksperimentalnih podataka pri rješavanju kemijskoinženjerskih problema: 1.procjene termodinamičkih svojstava plinova i kapljevina u ovisnosti o tlaku, temperaturi i sastavu, 2. karakterizacije ravnoteže para-kapljevina i kapljevina-kapljevina, 3. karakterizacije kemijske ravnoteže
Posebne kompetencije:
izračunavanje termodinamičkih svojstava realnih fluida pomoću jednadžbi stanja: virijalna, vdW, RK, SRK, PR, Lee-Kesler
izračunavanje termodinamičkih svojstava realnih otopina pomoću modela koeficijenta aktivnosti: Margules, Van Laar, Wilson, NRTL, UNIQUAC, UNIFAC, ASOG
izračunavanje parametara modela koeficijenta aktivnosti iz eksperimentalnih podataka
izračunavanje ravnotežnih sastava u reakcijskim smjesama u ovisnosti o tlaku i temperaturi: reakcija u plinskoj fazi, više reakcija u plinskoj fazi, reakcije u heterogenim sustavima

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
studenti su obavezni nazočiti predavanjima i seminarima
studenti su obavezni pristupiti provjerama znanja i kolokvijima

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
80%-tna nazočnost na predavanjima i seminarima

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
predavanja (ex cathedra)
seminari (ex cathedra)
konzultacije prema potrebi

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
2 obvezne pismene provjere znanja tijekom semestra (60% bodova na svakoj od provjera znanja donosi oslobađanje od usmenog ispita)
pismeni ispit (3 numerička zadatka, potrebno 50% bodova za prolaz, uz uvjet jednog potpuno ispravno riješenog zadatka)
usmeni ispit

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

METODIČKI PREDUVJETI:
Potpis iz opće i anorganske kemije, matematike I i II, fizike I i II, primjene i programiranja računala, potpis iz fizikalne kemije I

i) ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Protumačiti način proširenja i korigiranja osnovnih fizikalno kemijskih zakona za primjenu u realnim plinovima i otopina
2. Odabrati literaturne podatke i teorijske modele za opis ovisnosti termodinamičkih veličina realnih plinova i otopina o temperaturi i tlaku
3. Postaviti sustav jednadžbi za opis fazne ravnoteže para-kapljevina, odnosno kapljevina-kapljevina, te kemijske ravnoteže
4. Predložiti način rješavanja sustava jednadžbi za opis fazne ravnoteže para-kapljevina, odnosno kapljevina-kapljevina

j) ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. objasniti temeljna načela kemijskog inženjerstva u područjima modeliranja i simuliranja kemijskih reakcija, procesa prijenosa količine gibanja, tvari i energije te separacijskih procesa
2. definirati kemijsko-inženjerske probleme, što uključuje njihovo raščlanjivanje i formuliranje radi rješavanja primjenom osnovnih načela
3. izabrati prikladne metode analize, modeliranja, simulacije i optimiranja
4. kritički se koristiti literaturom u tiskanom i internetskom obliku za prikupljanje potrebnih informacija za rješavanje kemijsko-inženjerskih problema
5. primijeniti tehnike i metode uz svijest o njihovim ograničenjima

k) NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

Nastavna jedinica
1. Termodinamička svojstva realnih plinova i otopina

Ishodi učenja
- studenti će na osnovnoj razini znati primijeniti jednadžbe stanja na rješavanje problema pvT ponašanja realnih plinskih smjesa
- studenti će poznavati načela izračunavanja entalpije i entropije pomoću jednadžbi stanja
- studenti će ovladati pojmovima parcijalnih molarnih veličina, veličina miješanja i eksces veličina, aktivnosti i koeficijenta aktivnosti
- studenti će razumjeti načela oblikovanja suvremenih modela koeficijenta aktivnosti i njihove primjene


Kriteriji vrednovanja
- studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
- studenti rješavaju nelinearnu jednadžbu stanja po bilo kojoj od pvT varijabli
- studenti grafički prikazuju rješenje jednadžbe stanja i prepoznaju njegov fizički smisao
- studenti grafički prikazuju literaturne eksperimentalne podatke o termodinamičkim svojstvima realnih otopina
- studenti grafičkim i/ili numeričkim metodama određuju termodinamičke veličine karakteristične za realne otopine

Nastavna jedinica
2. Fazna, odnosno kemijska ravnoteža

Ishodi učenja
- studenti će poznavati strukturu sustava jednadžbi potrebnih za opis problema fazne ravnoteže para-kapljevina, kapljevina-kapljevina i kapljevina-krutina
- studenti će znati izračunati jednostavnije probleme iz područja ravnoteže para-kapljevina, kapljevina-kapljevina i kapljevina-krutina
- studenti će poznavati osnovna načela rješavanja problema kemijske ravnoteže u realnim sustavima

Kriteriji vrednovanja
- studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
- studenti numerički rješavaju jednostavnije zadatke iz područja ravnoteže para-kapljevina, kapljevina-kapljevina i kapljevina-krutina
Literatura:
  1. LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA:

    M.Rogošić, Nastavni tekstovi na mrežnim stranicama FKIT-a, 2013.
    S.I.Sandler, Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics, 4th Ed., Wiley, New York, 2006.
    D.Kondepudi, I.Prigogine, Modern Thermodynamics, Wiley, New York, 1998.

    DOPUNSKA LITERATURA:

    J.M.Smith, H.C.Van Ness, M.M.Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 5th Ed., McGraw-Hill, New York, 1996.
    J.M.Prausnitz, R.N.Lichtenthaler, E.G.de Azevedo, Molecular Thermodynamics of Fluid Phase Equilibria, 3rd Ed., Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1999.
    B.E.Poling, J.M.Prausnitz, J.P.O'Connell, The Properties of Gases and Liquids, 5th Ed., McGraw-Hill, New York, 2000.
2. semestar
Izborni predmeti - Redovni studij - Ekoinženjerstvo
Izborni predmeti - Redovni studij - Kemija i inženjerstvo materijala
Izborni predmeti - Redovni modul - Kemija okoliša
Izborni predmeti - Redovni modul - Kemijske tehnologije i proizvodi
Izborni predmeti - Redovni modul - Kemijsko inženjerstvo u zaštiti okoliša
Izborni predmeti - Redovni modul - Kemijsko-procesno inženjerstvo
Izborni predmeti - Redovni modul - Primijenjena organska kemija
Izborni predmeti - Redovni modul - Specifični materijali i napredne tehnologije
Obavijesti
Forum
Sortiraj prema: naslovu | vremenu zadnjeg odgovora | vremenu otvaranja teme
Naslov Odgovori Zadnji odg.
Česta pitanja
Repozitorij