งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

ระบบทางเคมี (Chemical System) 2  ระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ระบบปิด (Closed system) ระบบเปิด (Open system)

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "ระบบทางเคมี (Chemical System) 2  ระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ระบบปิด (Closed system) ระบบเปิด (Open system)"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1

2 ระบบทางเคมี (Chemical System) 2  ระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ระบบปิด (Closed system) ระบบเปิด (Open system)

3 3 ระบบโดดเดี่ยว คงที่ คงที่ ระบบปิด คงที่ ไม่คงที่ ระบบเปิด ไม่คงที่ ไม่คงที่ ระบบเปิด ไม่คงที่ ไม่คงที่ ระบบ มวลสาร พลังงาน ระบบ มวลสาร พลังงาน

4 สภาวะสมดุล (Equilibrium States) สภาวะสมดุล เป็นสภาวะที่ไม่มีการ เปลี่ยนแปลงสุทธิ สภาวะสมดุล เป็นสภาวะที่ไม่มีการ เปลี่ยนแปลงสุทธิ ระบบที่สภาวะสมดุล จัดเป็นระบบ โดดเดี่ยว ระบบที่สภาวะสมดุล จัดเป็นระบบ โดดเดี่ยว ไม่มีการถ่ายเทมวลสาร และ พลังงาน ไม่มีการถ่ายเทมวลสาร และ พลังงาน ถ้าสมดุลถูกรบกวน ระบบจะกลับสู่ สภาวะสมดุลได้อีก ถ้าสมดุลถูกรบกวน ระบบจะกลับสู่ สภาวะสมดุลได้อีก 4

5 5 - เอนโทรปีของระบบโดดเดี่ยว ที่มี V คงที่ - เอนโทรปีของระบบโดดเดี่ยว ที่มี V คงที่ จะมีค่าสูงสุด จะมีค่าสูงสุด - พลังงานเสรีของระบบปิด ที่ T, P คงที่ - พลังงานเสรีของระบบปิด ที่ T, P คงที่ จะมีค่าต่ำสุด จะมีค่าต่ำสุด ที่สภาวะสมดุล ที่สภาวะสมดุล

6 การอธิบายสภาวะสมดุลทาง คณิตศาสตร์ ระบบที่สภาวะสมดุล อธิบายได้ ด้วย ระบบที่สภาวะสมดุล อธิบายได้ ด้วย กฎทั่วไปของวัฏภาค ( general phase rule) กฎทั่วไปของวัฏภาค ( general phase rule) F = S - R - P + L F = S - R - P + L 6

7 R = จำนวนสมดุลที่เกิดขึ้นอย่างอิสระ R = จำนวนสมดุลที่เกิดขึ้นอย่างอิสระ F = S - R - P + L F = จำนวนระดับขั้นความเสรี (degree of freedom) F = จำนวนระดับขั้นความเสรี (degree of freedom) = จำนวนตัวแปรอิสระ = จำนวนตัวแปรอิสระ S = จำนวนชนิดของ โมเลกุล /species ที่มีอยู่ในระบบ S = จำนวนชนิดของ โมเลกุล /species ที่มีอยู่ในระบบ L = จำนวนตัวแปร field เช่น T,P, สนามไฟฟ้า, L = จำนวนตัวแปร field เช่น T,P, สนามไฟฟ้า, สนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็ก P = จำนวนวัฏภาค (phase) ใน ระบบ P = จำนวนวัฏภาค (phase) ใน ระบบ 7

8 General Phase Rule : F = S - R - P + L สำหรับระบบทางเคมี สำหรับระบบทางเคมี Field ที่เกี่ยวข้องคือ T,P เท่านั้น Field อื่นมีค่าคงที่ Field ที่เกี่ยวข้องคือ T,P เท่านั้น Field อื่นมีค่าคงที่ จำนวนส่วนประกอบทางเคมี (Chemical Component) จำนวนส่วนประกอบทางเคมี (Chemical Component) = C = S - R = C = S - R 8 F = S - R - P + 2 นั่นคือ L = 2 นั่นคือ L = 2 Phase Rule : F = C - P + 2 Phase Rule : F = C - P + 2

9 ระบบไร้ปฏิกิริยา (nonreacting system) ระบบไร้ปฏิกิริยา (nonreacting system) ระบบส่วนประกอบเดียว (one- component system) ระบบส่วนประกอบเดียว (one- component system) ระบบสองส่วนประกอบ (two - component system) ระบบสองส่วนประกอบ (two - component system) 9 Phase Rule : F = C - P + 2 R = 0, C = S ระบบที่มีสารบริสุทธิ์ชนิด เดียว ระบบที่มีสารบริสุทธิ์ชนิด เดียว C = S = 1 ระบบที่มีสารละลายทวิภาค (binary solution) ระบบที่มีสารละลายทวิภาค (binary solution) C = S = 2

10 ถ้าระบบมีตัวแปรเพียง T, P, ความเข้มข้น และ ถ้าระบบมีตัวแปรเพียง T, P, ความเข้มข้น และ ไม่เกิดปฎิกิริยา ไม่เกิดปฎิกิริยา Phase Rule : F = C - P + 2 F = จำนวนตัวแปร (T,P, ความ เข้มข้น ที่อาจเปลี่ยน แปลงโดยไม่ทำลายสมดุล นั่น คือ ไม่เปลี่ยนแปลง แปลงโดยไม่ทำลายสมดุล นั่น คือ ไม่เปลี่ยนแปลง จำนวน phase หรือ จำนวน ชนิดของโมเลกุล จำนวน phase หรือ จำนวน ชนิดของโมเลกุล 2 หมายถึง ตัว แปร T, P 2 หมายถึง ตัว แปร T, P P = จำนวน phase P = จำนวน phase C = จำนวนชนิดของโมเลกุล C = จำนวนชนิดของโมเลกุล

11 ดังนั้น ระบบที่สมดุลอาจอธิบาย ได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น ระบบที่สมดุลอาจอธิบาย ได้อย่างสมบูรณ์ โดยใช้ field properties เช่น T, P, ความเข้มข้น โดยใช้ field properties เช่น T, P, ความเข้มข้น

12 ระบบของแก๊สบริสุทธิ์ P =1 ตัวแปรที่ใช้มาก คือ ความ เข้มข้น (n/V) ตัวแปรที่ใช้มาก คือ ความ เข้มข้น (n/V) อุณหภูมิ (T) และ ความดัน (P) อุณหภูมิ (T) และ ความดัน (P) F =C - P + 2 C =1 = = 2 ที่สภาวะสมดุลมีตัวแปรอิสระ 2 ตัว ที่สภาวะสมดุลมีตัวแปรอิสระ 2 ตัว ถ้าให้ตัวแปร 2 ตัวคงที่ ตัวแปร ตัวที่ 3 จะคงที่ ถ้าให้ตัวแปร 2 ตัวคงที่ ตัวแปร ตัวที่ 3 จะคงที่ โดยอัตโนมัติ (F = 0) โดยอัตโนมัติ (F = 0)

13 ระบบที่มีแก๊สผสม P =1 ถ้า C = 2 ถ้า C = 2 สมบัติทั้งหมดจะคงที่ถ้าให้ตัว แปร 3 ตัว จาก สมบัติทั้งหมดจะคงที่ถ้าให้ตัว แปร 3 ตัว จาก ตัวแปรทั้งหมด 4 ตัว ( T, P, 2 Conc n ) คงที่ ตัวแปรทั้งหมด 4 ตัว ( T, P, 2 Conc n ) คงที่ สมการคณิตศาสตร์ที่อธิบาย ความสัมพันธ์ของ สมการคณิตศาสตร์ที่อธิบาย ความสัมพันธ์ของ ตัวแปร เรียกว่า สมการของ สถานะ (equation ตัวแปร เรียกว่า สมการของ สถานะ (equation of state) of state) F =C - P + 2 = C = C + 1 F = C + 1 = 3

14 สมการของสถานะสำหรับ แก๊สอุดมคติ (Equation of State for Ideal Gas) R = Gas Constant PV = nRT = L atm mol -1 K -1 = L atm mol -1 K -1

15 P V nTnTnTnT V  n n  1/ T V  T V  T V  1/ P P  n P  T เมื่อตัวแปร 2 ตัวที่มุมของ สี่เหลี่ยมคงที่ ตัวแปร เมื่อตัวแปร 2 ตัวที่มุมของ สี่เหลี่ยมคงที่ ตัวแปร อีก 2 ตัว จะสัมพันธ์กันดังแสดง ที่เส้นเชื่อม อีก 2 ตัว จะสัมพันธ์กันดังแสดง ที่เส้นเชื่อม ความสัมพันธ์ PV = nRT

16 V  1 เมื่อ T, n คงที่ V  1 เมื่อ T, n คงที่ P กฎของบอยล์ (Boyle ’s Law) เมื่ออุณหภูมิและจำนวนโมลคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาค กลับ กับ ความดัน PV = k PV = k P 1 V 1 = P 2 V 2 = …. = k

17 กฎของชาร์ล (Charles’ Law) เมื่อความดันและจำนวนโมลคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาค โดยตรง กับ อุณหภูมิสัมบูรณ์ V  T เมื่อ P, n คงที่ V  T เมื่อ P, n คงที่ V = k V = k T V 1 = V 2 = ….. = k V 1 = V 2 = ….. = k T 1 T 2 T 1 T

18 กฎของอาโวกาโดร (Avogadro’s Law) V  n เมื่อ P, T คงที่ V  n เมื่อ P, T คงที่

19 แก๊สที่พฤติกรรมตามสมการ PV = nRT แก๊สที่พฤติกรรมตามสมการ PV = nRT เรียกว่า แก๊สอุดมคติ (Ideal Gas) เรียกว่า แก๊สอุดมคติ (Ideal Gas) PV = nRT PV = mRT PV = mRT M P = m RT =  RT P = m RT =  RT V M M V M M

20 กฎความดันย่อยของดอลตัน (Dalton ’s Law of Partial Pressure) P total = p a + p b + … + p i และ p i = X i P total p = Partial Pressure p i = n i RT / V P total = n total RT / V P total = n total RT / V p i n i P total n total P total n total =

21 X i = mole fraction X i = mole fraction n i n total n total pi=pi=pi=pi= P total = X i P total

22 Ex ถ้าผสม N cm 3 ที่ 25 o C 250 torr กับ Ex ถ้าผสม N cm 3 ที่ 25 o C 250 torr กับ O cm 3 ที่ 25 o C 300 torr จน มีปริมาตรรวม O cm 3 ที่ 25 o C 300 torr จน มีปริมาตรรวม 300 cm 3 จงหาความดันรวมของ แก๊สผสมที่ 25 o C 300 cm 3 จงหาความดันรวมของ แก๊สผสมที่ 25 o C P 2 = P 1 V 1 / V 2 P T = P N 2 + P O 2 = = 517 torr P N 2 = (250 torr) (200 cm 3 ) = 167 torr (300 cm 3 ) (300 cm 3 ) P O 2 = (300 torr) (350 cm 3 ) = 350 torr (300 cm 3 ) (300 cm 3 )

23 Ex H g และ N g บรรจุในหลอด ขนาด 2.83 L ที่ 0 o C จงหา เศษส่วนโมล และ ความดันย่อยของ H 2 และ N 2 และความดันรวม n H 2 = g = mol 2g / mol 2g / mol n N 2 = g = mol 28g / mol 28g / mol n Tot = n H 2 + n N 2 = mol X H 2 = n H 2 = mol = 0.64 n total mol

24 X N 2 = n N 2 = mol = 0.36 X N 2 = n N 2 = mol = 0.36 n total mol n total mol P H 2 = n H 2 RT/ V = (0.087mol)(0.082 L atm K -1 mol -1 )(273K) 2.83 L P H 2 = n H 2 RT/ V = (0.087mol)(0.082 L atm K -1 mol -1 )(273K) 2.83 L = 0.69 atm = 0.69 atm P N 2 = n N 2 RT/ V = (0.049 mol)(0.082 L atm K -1 mol -1 )(273K) 2.83 L P N 2 = n N 2 RT/ V = (0.049 mol)(0.082 L atm K -1 mol -1 )(273K) 2.83 L = 0.39 atm = 0.39 atm P Tot = P H 2 + P N 2 = 1.08 atm P Tot = P H 2 + P N 2 = 1.08 atm

25 แก๊สจริง (REAL GAS) ปริมาตรต่อโมล (V) และค่าคงที่ของ แก๊ส (R) ของ ปริมาตรต่อโมล (V) และค่าคงที่ของ แก๊ส (R) ของ แก๊สต่างๆ ที่ 0 o C 1atm แก๊สต่างๆ ที่ 0 o C 1atm Hydrogen H Hydrogen H Neon Ne Neon Ne Nitrogen N Nitrogen N Oxygen O Oxygen O Methane CH Methane CH Hydrogen chloride HCl Hydrogen chloride HCl Acetylene C 2 H Acetylene C 2 H Chlorine Cl Chlorine Cl Ideal Gas Ideal Gas Gas Formula Molar R = PV/nT = PV/T Gas Formula Molar R = PV/nT = PV/T volume,V(L) (L atm mol -1 K -1 ) volume,V(L) (L atm mol -1 K -1 )

26 ใช้บอกความโน้มเอียงของแก๊สว่า มีพฤติกรรม ใกล้เคียงแก๊สอุดมคติเพียงไร26 = Compressibility factor PVnRT = Z

27 แก๊สอุดมคติ แก๊สอุดมคติ Z = 1 ทุกสภาวะ Z = 1 ทุกสภาวะ กราฟไม่เป็นเส้นตรง โดยเริ่มจาก Z = 1 ที่ P = 0 กราฟไม่เป็นเส้นตรง โดยเริ่มจาก Z = 1 ที่ P = 0 แล้วเบี่ยงเบนทั้งในทางที่ Z > 1 และ Z 1 และ Z < 1 ขึ้นกับ อุณหภูมิิ อุณหภูมิิ กราฟระหว่าง Z กับ P เป็นเส้นตรง ขนานกับแกน P (Slope = 0) แก๊ส จริง แก๊ส จริง

28 แก๊สแต่ละชนิด จะมีอุณหภูมิ หนึ่งที่แก๊สจริงมี แก๊สแต่ละชนิด จะมีอุณหภูมิ หนึ่งที่แก๊สจริงมี ลักษณะใกล้เคียงแก๊สอุดมคติ แต่จะเป็นช่วง ลักษณะใกล้เคียงแก๊สอุดมคติ แต่จะเป็นช่วง ความดันหนึ่งเท่านั้น ความดันหนึ่งเท่านั้น อุณหภูมิซึ่ง Z มีค่าใกล้เคียง 1 และมีค่าเกือบ อุณหภูมิซึ่ง Z มีค่าใกล้เคียง 1 และมีค่าเกือบ คงที่ในช่วงความดันหนึ่ง เรียกว่า Boyle’s คงที่ในช่วงความดันหนึ่ง เรียกว่า Boyle’s Temperature (T B ) Temperature (T B )

29 เช่น N 2 ที่ 51 o C T B ของ N 2 = 51 o C P = 0Z = 1.00 P = 100Z = 1.02 ที่ P ต่ำๆ ที่ P ต่ำๆ PV PV nRT B = 1 = 1

30 แผนภาพวัฏภาคแห่งสมดุล (EQUILIBRIUM PHASE DIAGRAMS) (EQUILIBRIUM PHASE DIAGRAMS) แผนภาพวั ฏภาค ของ CO 2 แสดง ความสัมพันธ์ แสดง ความสัมพันธ์ ของ P, V, T ของ ของ P, V, T ของ CO 2 บริสุทธิ์ CO 2 บริสุทธิ์

31 31 AB, BC, BE = เส้นสมดุล (equilibrium line) ระหว่าง 2 วัฏภาค AB, BC, BE = เส้นสมดุล (equilibrium line) ระหว่าง 2 วัฏภาค B หรือ D = จุดร่วมสาม (triple point) B หรือ D = จุดร่วมสาม (triple point) C = จุดวิกฤต (critical point) C = จุดวิกฤต (critical point) Gas Liquid Solid Temperature แผนภาพวัฏภาค ของ CO 2 Pressure A TcTcTcTc B D PcPcPcPc CE

32 ลักษณะของหลอดปิดที่มี CO 2 อยู่ เมื่อ อุณหภูมิเพิ่มจาก 220 K ไปจนถึง T c = 304 K (31 o C ) แผนภาพวัฏภาคของ CO 2 Temperature Solid Liquid Gas TcTcTcTc PcPcPcPc Pressure Gas Liquid Solid Temperature แผนภาพวัฏภาค ของ CO 2 แผนภาพวัฏภาค ของ CO 2 Pressure A TcTcTcTc B D PcPcPcPc CE At A-D AlongB-C Just Below T c Just Above T c Two Phases OnePhase32

33 สภาวะที่สอดคล้องกัน (Corresponding States) (Corresponding States) ค่าลดทอน (Reduced values) 33 Reduced pressure : P PPPcPcPPPcPc Pr =Pr =Pr =Pr = Reduced temperature : T TTTcTcTTTcTc Tr =Tr =Tr =Tr = Reduced volume : V VVVcVcVVVcVc Vr =Vr =Vr =Vr =


ดาวน์โหลด ppt ระบบทางเคมี (Chemical System) 2  ระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ระบบปิด (Closed system) ระบบเปิด (Open system)

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google