A kukták, a nagynyomású gáztartályok vagy akár a sajtolvasztó edények (amelyekben a borban olvasztott sajtot, a "fondue-t" készítik) olyan példák a "háztartási technológiára", ahol fázisegyensúllyal találkozhatunk. A sajtolvasztókban – ha a melegítés abbamarad – a sajt és a víz/alkohol keverék szétválását figyelhetjük meg. A nagynyomású gáztartályokban és a kuktákban a folyadék és a gôzfázis között van fázisegyensúly.
|
Mekkora lesz a nyomás ebben a nagynyomású gáztartályban, ha az idôjárás igen melegre fordul? |
Az iparban is gyakran találkozhatunk fázisegyensúllyal – például desztillációnál, földgáz-cseppfolyósításnál, valamint vegyszerek és mûanyagok gyártásánál. A berendezések méretezése, a gyártás vezérlése, a termékek elválasztása – mind-mind erôsen függenek a fázisegyensúlytól. Mennyi gôz keletkezik? Milyen összetételûek lesznek a különbözô fázisok? Mi történik, ha nagyobb nyomáson vagy kisebb hômérsékleten dolgozunk?
Ezekre a kérdésekre a termodinamika ad választ. Segít megjósolni az egyensúly fizikai paramétereit. Például – hogy a folyadék/gôz egyensúlynál maradjunk – két eléggé nyilvánvaló feltétel az, hogy mindkét fázis hômérséklete és nyomása megegyezzen. Még az is feltétel azonban, hogy a molekulák egyenlô mértékben lépjenek át az egyik fázisból a másikba. Termodinamikai szóhasználattal élve a molekulák kémiai potenciáljának vagy fugacitásának mindkét fázisban meg kell egyezniük. Nem fogjuk itt most kiszámolni ezt az értéket – de azt nem árt, ha tudjuk, hogy a nyomás, a moláris térfogat és hômérséklet közötti összefüggések ismeretében kiszámíthatjuk a kémiai potenciált, illetve a fugacitást. Az ilyen összefüggéseket állapotegyenleteknek nevezik.
Ebben az ismertetôben rövid történeti áttekintést nyújtunk a köbös állapotegyenlettôl az amszterdami Shell Research and Technology Centre által kidolgozott legmodernebb CUBIC-4G állapotegyenletig. Ezenkívül bemutatunk egy felhasználóbarát PC-programot a fázisegyensúlyok szimulációjára (Simulation Of Phase Equilibria). A SOPE olyan állapotegyenletet használ a számításaihoz, amilyet a felhasználó kiválaszt. Így a SOPE segítségével mindenki képes lesz a következô szimulációs kísérletek elvégzésére:
Nyugodtan belevághatunk bármilyen veszélyes kísérletbe, még a fehér köpeny miatt sem kell aggódnunk!
Következô: Állapotegyenlet