Tiểu luận: Động học và nhiệt động học

Đây là một bài trình bày về các thiết bị phản ứng và một dạng toán xác định nồng độ các chất lúc cân bằng và phương vị phản ứng, chiều phản ứng... trong động học, nhiệt động học, đồng thời ứng dụng tin học lập trình để giải dạng toán đó.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận: Động học và nhiệt động học A) MỞ ĐẦU: Bài tiểu luận môn động học và nhiệt động học nàygồm 2 phần: Phần 1: Nhập vào máy tính các thông số đầu vào của bài toán: nhiệt độ,nồng độ ban đầu của các chất và máy tính sẽ cho ta biết các giá trị:entanpi, entropi, năng lượng tự do Gibb, xét xem hệ có phản ứng haykhông, tính phương vị phản ứng, nồng độ của các cấu tử khi đạttrang thái cân bằng, tính toán độ chuyển hóa. Trong thời gian hạn hẹp để hoàn thành tiểu luận, không khó tránhkhỏi những thiếu sót, nhầm lẫn, hi vọng sự giúp đỡ của thầy cô vàcác bạn làm bài tiểu luận được hoàn thiện hơn, có quy mô ứng dụnghơn… Mọi sự góp ý về bài toán 2, lập trình tính toán vui lòng liên hệNguyễn Hồng Hải lọc hóa dầu ak55. Sự đóng góp của các bạn là cơhội học tập tốt hơn của nhóm. Cuối cùng xin chân thành cảm ơnthầy Lê Đình Chiển và các bạn trong lớp học hóa dầu Ak55 đã giúpnhóm hoàn thành tiểu luận này. Phần 2: Trình bày những hiểu biết cơ bản về thiết bị khuấy trộn liên tụcnhư vỏ thiết bị, cánh khuấy…. so sánh với các thiết bị khác có ưuđiểm như thế nào. Thành viên trong nhóm: Nguyễn Hồng Hải 1021010121 (30% đóng góp ) Nguyễn Trọng Hoàng 1021010142 (25% dóng góp) Đặng Trần Hùng 1021010150 (25% đóng góp) Trần Trung Đức 1021010110 (10% đóng góp) Lê Hữu Hoàng 1021010141 (10% đóng góp)B) NỘI DUNG I) BÀI TẬP 2: Nêu ra một bài toán, tính toán bài toán đó, giải thích tại sao lại chọn thông số đầu vào đó. Có thể lập trình tính toán. 1) ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nông nghiệp, phân đam là rất cần thiết cho nhà nông. Trong quá trình sản xuất phân đạm, xảy ra nhiều phản ứng khác nhau. Trong đó có phản ứng sản xuất NH3được đưa ra như sau: (phản ứng xảy ra ở thể khí) Bài toán đặt ra là nếu phản ứng trên ở nhiệt độ T thì phản ứng có xảy ra hay không. Và nếu nó xảy ra thì tại điểm cân bằng, nồng độ các cấu tử là bao nhiêu? Với nồng độ ban đầu của các chất là N2(a mol), H2 (b mol), NH3 (c mol) và nhiệt độ T được nhập từ bàn phím. Trong bài toán này coi các khí là khí lý tưởng và phản ứng ở áp suất khí quyển. Bài toán này sẽ không cho bộ các số nhiệt độ T, a, b, c cụ thể, mà các số này tùy vào người nhập muốn nhập bộ số nào thì nhập vào máy tính. Máy tính sẽ tính kết quả cho bạn. đồng thời sẽ vạch ra hướng phát triển them cho bài toán ở trường hợp tổng quát và các phản ứng khác phức tạp hơn, tổng quát hơn. 2) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: a) Tra các thông số cho bài toán: Entanpi chuẩn của các chất ΔH0298(N2) =0. ΔH0298(H2). ΔH0298(NH3)=-46,11(KJ/mol) =-46110 (J/mol) Entropi chuẩn của các chất S0298(N2) =192,1(J/K.mol) S0298(H2) =130,6 (J/K.mol) S0298(NH3) =192,5 (J/K.mol) Nhiệt dung riêng của các chất phụ thuộc theo nhiệt độ: Cp(N2) (J/k.mol)=27,83 +4,26.10-3T Cp(H2) (J/K.mol)=27,54 -0,83.10-3T + 2.10-6T2 Cp(NH3) (J/K.mol) =29,76 +25,45.10-3T-1,66.105.T-2 Các thông số được tra trong sách bài tập hóa lý, tác giả Nguyễn văn Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thụ, nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. Trang 194-195 và trang 519-520 b) Cơ sở lý thuyết giải quyết vấn đề : Quan hệ giữa entanpi và nhiệt độ được biểu diễn theo công thức : (1) Quan hệ giữa entropi và nhiệt độ được biểu diễn theo công thức : (2) Năng lượng tự do của phản ứng ở nhiệt độ T : (3) ΔG0 : phương trình xảy ra theo chiều ngược lại . Quan hệ giữa năng lượng tự do và hằng số cân bằng : ΔG=-RTlnk (4) Biểu diễn nồng độ phần mol của các cấu tử theo phương vị ε : (5) Với υ = Συi Tại điểm cân bằng : (6) Trong điều kiện áp suất khí quyển, khí lý tưởng thì p=p0 và ϕ=1. Giải phương trình (6) ta tìm được ε. Thay ε vào công thức (5) ta tínhđược nồng độ của các chất lúc cân bằng. c) Giải quyết vấn đề : (tất cả đều ở thể khí) Bài toán sẽ không có kết quả cụ thể, (vì nó được đưa vào máy tính, kếtquả sẽ chạy ở phần sau) - Nhiệt dung riêng của phản ứng : =2.( 29,76 +25,45.10-3T-1,66.105.T-2) - 3.( 27,54 -0,83.10-3T +2.10-6T2) – 2. (27,83 +4,26.10-3T) = -50,93 +49,13.10-3T-6.10-6T2-3,32.105.T-2 (J/K.mol) -Entanpi của phản ứng : ΔH0298(phản ứng)=2.ΔH0298(NH3)=2.(-46110)=-92220 (J/mol) -Entropi của phản ứng ΔS298=2S298(NH3) - 3S298(H2)-S298(N2) =2.192,5-3.130,6-192,1=-198,9 (J/K.mol) Năng lượng tự do Gibb: Ta lại có:  Với R=8,314 -Biểu diễn nồng độ phần mol của các cấu tử theo phương vị: Số mol ban đầu của các cấu tử: N2(a mol), H2( ...