Fugacité d'un composant dans un mélange: un guide complet
Thermodynamique-Comprendre-La-Fugacite-Dans-Un-Melange
Bienvenue-dans-le-monde-fascinant-de-la-thermodynamique!-Aujourd'hui,-nous-plongeons-au-cœur-du-concept-de-fugacité-dans-un-mélange.
Dans-le-domaine-de-la-thermodynamique-chimique,-la-fugacité-joue-un-rôle-crucial-dans-la-détermination-du-comportement-des-composants-au-sein-d'un-mélange.-Présentons-le-terme-de-manière-informelle,-pensez-à-la-fugacité-comme-à-une-pression-corrigée-qui-remplace-la-pression-réelle-pour-tenir-compte-des-comportements-non-idéaux.
Fugacité-La-Formule-Expliquée
D'abord,-mettons-la-formule-de-la-fugacité-sous-une-forme-simple-:
Formule:-fi-=-φi-xi-P
- fi-(fugacité):-La-pression-effective-du-i-ème-composant-dans-un-mélange-(mesurée-en-Pascals-ou-Pa).
- φi-(coefficient-de-fugacité):-Une-quantité-sans-dimension-représentant-la-déviation-par-rapport-au-comportement-du-gaz-idéal.
- xi-(fraction-molaire):-Le-rapport-du-nombre-de-moles-du-i-ème-composant-au-nombre-total-de-moles-dans-le-mélange.
- P-(pression-totale):-La-pression-totale-du-mélange-gazeux-(mesurée-en-Pascals-ou-Pa).
Decomposition-De-La-Formule
Dans-notre-formule,-la-fugacité-fi-d'un-composant-dans-un-mélange-peut-être-comprise-à-travers-les-étapes-suivantes-:
1.-Détermination-De-La-Fraction-Molaire
La-fraction-molaire-xi-est-essentielle-pour-déterminer-la-proportion-de-chaque-composant-dans-le-mélange,-que-vous-calculez-en-divisant-le-nombre-de-moles-d'un-composant-spécifique-par-le-nombre-total-de-moles-dans-le-mélange.
Exemple-:-Si-notre-mélange-contient-2-moles-de-dioxyde-de-carbone-(CO2)-et-3-moles-d'azote-(N2),-la-fraction-molaire-de-CO2-(xCO2)-est-xCO2-=-2-/-(2-+-3)-=-0,4.2.-Coefficient-De-Fugacité
Le-coefficient-de-fugacité-φi-est-un-facteur-de-correction-qui-ajuste-la-pression-pour-tenir-compte-du-comportement-non-idéal-des-gaz.-En-général,-ces-coefficients-sont-dérivés-par-des-équations-d'état-ou-des-données-empiriques.
3.-Pression-Totale
La-pression-totale-P-est-simplement-la-pression-globale-au-sein-du-mélange-gazeux,-généralement-mesurée-en-Pascals-(Pa).
Avec-ces-composants-en-place,-vous-pouvez-maintenant-déterminer-la-fugacité-du-composant-donné-dans-le-mélange-:
Exemple-:-Étant-donné-un-coefficient-de-fugacité,-φCO2-=-0,85,-et-une-pression-totale-de-P-=-100,000-Pa,-pour-le-dioxyde-de-carbone-(CO2)-à-une-fraction-molaire-xCO2=0,4,-la-fugacité-fCO2-=-0,85-*-0,4-*-100,000-=-34,000-Pa.
Questions-Fréquentes-Sur-La-Fugacité
Q:-Comment-La-Fugacité-Est-Elle-Reliée-Aux-Scénarios-De-La-Vie-Réelle?
Dans-le-traitement-du-gaz-naturel-et-le-raffinage-du-pétrole,-comprendre-la-fugacité-aide-les-ingénieurs-à-optimiser-les-conditions-pour-les-réactions-et-les-séparations,-garantissant-des-processus-efficaces-et-efficaces.
Q:-Pourquoi-La-Pression-Réelle-N'Est-Elle-Pas-Suffisante?
La-pression-réelle-ne-prend-pas-en-compte-les-interactions-intermoléculaires-et-les-déviations-par-rapport-au-comportement-idéal;-la-fugacité-compense-ces-facteurs,-fournissant-une-représentation-plus-précise.
Q:-La-Fugacité-Peut-Elle-Être-Négative
Non,-la-fugacité,-représentant-la-pression-effective,-est-toujours-positive.
Tableau:
| Composant | Fraction-Molaire-(xi) | Coefficient-De-Fugacité-(φi) | Pression-Totale-(P) | Fugacité-(fi) |
|---|---|---|---|---|
| Composant-A | 0,3 | 0,9 | 100,000-Pa | 27,000-Pa |
| Composant-B | 0,7 | 0,95 | 100,000-Pa | 66,500-Pa |
Application-Dans-Les-Industries
Dans-les-industries-chimiques,-des-calculs-précis-impliquant-la-fugacité-aident-à-prédire-et-à-contrôler-les-réactions-chimiques,-à-optimiser-les-conditions-dans-les-réacteurs-et-à-améliorer-le-rendement-des-matériaux.
Résumé
Comprendre-la-fugacité-dans-un-mélange-est-crucial-dans le domaine de la thermodynamique car elle comble le fossé entre les comportements des gaz idéaux et réels, permettant des calculs minutieux nécessaires dans divers processus industriels.
Tags: thermodynamique, Chimie, Mélanges