73498 - TERMODINAMICA PER L'INGEGNERIA CHIMICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le conoscenze e le metodologie specialistiche della termodinamica generale e della termodinamica chimica, volte all'analisi termodinamica dei processi, alla valutazione anche previsionale delle proprietà termodinamiche di sostanze pure, di miscele, degli equilibri chimici e di fase.

Contenuti

Richiami di termodinamica di composti puri e miscele. Primo principio della termodinamica e scrittura del bilancio di energia per composti puri e miscele.

Analisi del secondo principio, definizione di entropia ed utilizzo del secondo principio nel calcolo delle relazioni tra le variabili di stato: le equazioni di Maxwell per fluidi perfetti, e per altre tipologie di sistemi  ( viscosi, con tensione superficiale con variabile di stato interna ecc.. )applicazione del secondo principio al calcolo del lavoro massimo e minimo ed all'analisi termodinamica dei processi.

Analisi della stabilità degli equilibri. Equilibri chimici in fase omogenea ed eterogenea per sostanze pure e miscele. Richiami alla termodinamica delle miscele, equazione di Gibbs Duhem, grandezze parziali molari, grandezze di mescolamento e grandezze di eccesso, definizione di potenziale chimico e fugacità. Scrittura delle relazioni di equilibrio per sistemi ideali e non ed analisi della stabilità. Sistemi azeotropici e con lacune di miscibilità. Legge di Raoult generalizzata a Legge di Henry per miscele gas liquido o solido liquido. Equilibri in sistemi reagenti , constante di equilibrio e suo utilizzo per il calcolo del gradi di avanzamento di una reazione in sistemi ideali e non.

Introduzione alle equazioni di stato per il calcolo delle grandezze termodinamiche. Equazione di stato dei gas perfetti e van der Walls. Equazione del viriale e sue evoluzioni : l'equazione di Benedict Webb Rubin. Principio degli stati corrispondenti e suo superamento tramite l'introduzione di parametri correttivi, Diagrammi generalizzati, metodo di Lee-Kesler ed equazioni cubiche di nuova generazione ( Peng Robinson ). Cenni alle equazioni stato tipo lattice fluid ed a quelle basate sulla termodinamica statistica.  

Le variabili di stato come differenziali esatti e loro scrittura in funzione di P,V e T. e regole per il calcolo delle stesse tramite equazioni di stato e gli scostamento da gas ideale.

Metodi ai contributi di gruppo, ed esempi di applicazione per la stima di parametri critici della temperatura di ebollizione ed altre proprietà dei composti puri.

Modelli ai coefficienti di attività per la stima del potenziale chimico ed il calcolo degli equilibri tra fasi. Modell empirici tipo margules Margules e semi-empirici tipo Van Laar. Considerazioni sul calcolo delle costanti a partire da dati sperimentali . Teoria delle soluzioni regolari e parametro di solubilità. Modelli basati sulla teoria di reticolo fluido, Modello quasi chimico e e di Flory Huggins. Il concetto di composizione locale e modelli ad esso correlati: modello di Wilson il NRTL. modelli UNIQUAC ed UNIFAC. 

Estensione alle miscele delle equazioni di stato: regole di mescolamento disponibili e metodi per il calcolo dei parametri binari.  Regole di mescolamento di Huron e Vidal e di Wong e Sandler per l'utilizzo conemporaneo e coerente di equazioni cubiche e modelli a coefficienti di attività.

Applicazioni dei diversi modelli considerati per la descrizione di sistemi termodinamici, multicomponente in equilibrio eterogeneo, in presenza di una o più reazioni chimiche ed in presenza di lacune di miscibilità.

Testi/Bibliografia

S. I. Sandler, "Chemical and Engineering Thermodynamics " Third Edition, Wiley and Sons (1999)

R. C. Reid, J. M. Prausnitz, and B. E. Poling, \The Properties of Gases and Liquids", McGraw-Hill, New York (1987).

J. M. Prausnitz, R. N. Lichtenthaler, E. G. de Azevedo, Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria 3rd Edition Prentice Hall New Jersey 1999

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in classe con l'ausilio di lucidi e materiale didattico che verrà fornito agli studenti

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica consiste nello svolgimento di una tesina e in una prova orale.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Giacinti Baschetti