Introductionto

ChemicalEngineeringThermodynamicsChapter3Volumetricproperties

ofpurefluids

Smith1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？2一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3純成分物質PT相圖純成分物質PV相圖及等溫行為軌跡臨界行為與物理性質超臨界流體4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5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6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7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8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vanderWaals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9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10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11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12定壓程序之計算定容程序之計算絕熱程序之計算13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14絕熱程序絕熱程序絕熱程序絕熱程序絕熱程序怕到了吧哈哈哈15多元程序通式化之熱的計算式通式化之功的計算式16多元程序之狀況討論與比較17不可逆程序維里方程式的應用兩項維里方程式18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19立方型狀態方程式可同時描述氣相與液相的行為由vanderWaals於1873年提出20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)b21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22對應狀態方程式之建立

無因次的

vdWEOS兩參數對應狀態理論第三參數呢23三參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24液相莫耳體積的求取疊代程序起始猜測值氣相液相25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BWREOS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26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