standarditilat n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Standarditilat PowerPoint Presentation
Download Presentation
Standarditilat

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

Standarditilat - PowerPoint PPT Presentation


  • 159 Views
  • Uploaded on

Standarditilat. Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2014 Teema 2 - Luento 2. Tavoite. Tutustua standarditiloihin Miksi käytössä? Millaisia käytössä? Miten huomioitava tasapainotarkasteluissa?. Miten standarditilat näkyvät tasapainotarkasteluissa?.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Standarditilat' - thaddeus-elliott


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
standarditilat

Standarditilat

Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa

Syksy 2014

Teema 2 - Luento 2

tavoite
Tavoite
  • Tutustua standarditiloihin
  • Miksi käytössä?
  • Millaisia käytössä?
  • Miten huomioitava tasapainotarkasteluissa?
miten standarditilat n kyv t tasapainotarkasteluissa
Miten standarditilat näkyvät tasapainotarkasteluissa?
  • Tasapainojen määrityksessä keskeisessä roolissa on Gibbsin vapaaenergia

(tai liuosten tapauksissa kemiallinen potentiaali)

  • Kemiallinen potentiaali sisältää standardiarvon ja liuosominaisuudet kuvaavan termin:

i = i0 + RTlnai = i0 + RTlnxi + RTlnfi

miten standarditilat n kyv t tasapainotarkasteluissa1
Miten standarditilat näkyvät tasapainotarkasteluissa?

i = i0 + RTlnai = i0 + RTlnxi + RTlnfi

  • Tästä seuraa, että aktiivisuus ja aktiivisuuskerroin eivät ole yksiselitteisiä, vaan riippuvaisia valitusta standarditilasta
  • Ilmoitettaessa jonkin aineen aktiivisuus(kerroin) tietyssä liuoksessa on aina ilmoitettava myös käytetty standarditila!
miten standarditilat n kyv t tasapainotarkasteluissa2
Miten standarditilat näkyvät tasapainotarkasteluissa?

i = i0 + RTlnai = i0 + RTlnxi + RTlnfi

  • Esimerkiksi edellä on todettu, että aktiivisuus saavuttaa arvon 1 puhtaille aineille
  • Oikeampaa olisi sanoa, että aktiivisuus saavuttaa arvon 1, kun aine esiintyy standarditilaisena
  • Jos standarditilaksi on valittu puhdas aine (kuten usein tehdään) niin ensimmäinen väitekin pitää paikkansa
miksi standarditilat
Miksi standarditilat?
  • Mittaustekniset syyt
    • Aktiivisuuksien mittaus galvaanisia kennoja käyttäen (mitataan esim. jännitettä)
    • Ei absoluuttisia arvoja
    • On valittava joku nollapotentiaali johon verrataan (esim. puhdas aine)
    • Standarditilat
  • Käytännön laskenta
    • Valitaan sovelluksen kannalta käytännöllisin standarditila
standarditiloja valittaessa voidaan muuttaa
Standarditiloja valittaessa voidaan muuttaa ...
  • ... pistettä, jossa aktiivisuus saavuttaa arvon 1 ja kemiallinen potentiaali saavuttaa standardiarvonsa (i = i0)
    • Koostumus (Pitoisuudet 0 ja 1 yleisimmät)
    • Olomuoto (Yleensä komponentin tai liuoksen stabiilein olomuoto)
  • ... sitä, miten aktiivisuus lähestyy arvoa 1 ja kemiallinen potentiaali standardiarvoaan, kun koostumusta muutetaan
    • Pitoisuuskoordinaattien muutokset
    • Ainemääräosuus, painoprosenttiosuus, ...
erilaisista standarditilavalinnoista
Erilaisista standarditilavalinnoista
  • Jos mahdollista, kannattaa valita käytännön kannalta sopivin vaihtoehto
  • Periaatteessa standarditilat voidaan valita äärettömän lukuisilla eri tavoilla, mutta käytännössä ne rajoittuvat muutamaan yleisimmin käytössä olevaan tapaukseen
  • Pyrometallurgiassa keskeisimpiä
    • Raoultin aktiivisuus
    • Henryn aktiivisuus
slide10

Kuva:

Niemelä (1981) Diplomityö. TKK.

Kuva:

Chang et al.: Journal of phase equilibria. 18(1997)2, 128-135.

raoultin aktiivisuus a i r
Raoultin aktiivisuus, aiR
  • Raoultin aktiivisuus on puhtaan osaslajin suhteen määritetty aktiivisuus
  • Raoultin standarditila on puhtaan osaslajin suhteen määritetty standarditila
  • ai = 1 kun i on puhdas aine

i = i0 + RTlnaiR = i0 + RTln(xifiR)

= i0 + RTlnxi + RTlnfiR

    • i0 on puhtaan osaslajin i kem. potentiaali
henryn aktiivisuus a i h
Henryn aktiivisuus , aiH
  • Henryn aktiivisuus on äärettömän laimean liuoksen suhteen määritetty aktiivisuus
  • Vastaavasti Henryn standarditila on äärettömän laimean liuoksen suhteen määritetty standarditila
  • ai 1 kun i on puhdas aine (paitsi erikoistapauksissa (= ideaaliliuos))
raoultin ja henryn lait
Raoultin ja Henryn lait
  • Raoult: lim fiR = 1 kun xi 1
  • Henry: lim fiH = 1 kun xi 0
    • Käytetty pitoisuusmuuttuja ilmoitetaan yleensä (paino)prosentteina; ei mooliosuutena (xi)

lim fiH = 1 kun (p%-i)  0

    • Henryn laki ei ole kuitenkaan sidottu mihinkään tiettyyn pitoisuusmuuttujaan
raoultin ja henryn lait2
Raoultin ja Henryn lait

Aktiivisuus lähestyy Raoultin lakia, kun xSi → 1

Sulaan rautaan liuenneen piin aktiivisuus

Aktiivisuus lähestyy Henryn lakia, kun xSi → 0

raoultin ja henryn lait3

Mikä on aFe, kun xFe on 0,4?

Mikä on aCu, kun xFe on 0,7?

Mikä on fRFe, kun xFe on 0,2?

Mikä on fHCu, kun [p%]Cu on 35 %?

0,81

0,77

3,6

0,25

Raoultin ja Henryn lait

Kuva: Elliott, Gleiser & Ramakrishna (1963) Thermochemistry for steelmaking. Volume II. Thermodynamic and transport properties.

slide24
Sulaan rautaan liuenneen piin aktiivisuuskerroin määrättiin seuraavasti: sulan raudan (T = 1600 C) ja puhtaan kvartsin SiO2(s) annettiin asettua tasapainoon atmosfäärissä, jossa oli 97,55 til-% H2 ja 2,45 til-% H2O ja tämän jälkeen analysoitiin raudan piipitoisuus, joksi saatiin 0,50 p-%.
  • Mikä on piin aktiivisuuskerroin tällä pitoisuudella sulassa raudassa (T = 1600 C), kun standarditilana on puhdas sula pii samassa lämpötilassa?
  • Mikä on piin aktiivisuuskerroin tällä pitoisuudella sulassa raudassa (T = 1600 C), kun standarditilana on hypoteettinen 1 p-% piiliuos?

G0f(H2O,1873K) = -34000 cal/mol

G0f (SiO2,1873K) = -137000 cal/mol

Si (l) = [Si]Fe (p-%) G0 = -28500-5,8T (cal/mol)

MSi = 28,09 g/mol MFe = 55,85 g/mol

teema 2 teht v 2 deadline 29 9 2014
Teema 2 - Tehtävä 2(Deadline: 29.9.2014)

Kuva: Elliott, Gleiser & Ramakrishna (1963) Thermochemistry for steelmaking. Volume II. Thermodynamic and transport properties.