پاورپوینت ترموديناميک يک سيستم كاپيلير (pptx) 19 اسلاید

دسته بندی : پاورپوینت

نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد اسلاید: 19 اسلاید

قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :

1 ترموديناميك يك سيستم كاپيلير :(Capillary) تا به حال از اثر سطح مشترک و Capillary، در سیستم صرفنظر کرده بودیم. موکولهایی که در سطح تماس دو فاز a و b، قراردارند یا بسیار نزدیک به این سطح هستند با مولکولهایی که در درون هر فاز قرار دارند محیط مولکولی متفاوتی احساس می کنند. در منطقه تماس مولکولهای این دو فاز با هم برهمکنش دارند. اثرات سطح در صنعت و بیولوژی اهمیت بسزایی دارد. بسیاری از واکنشها که به آسانی بر روی کاتالیزورها (همگن و ناهمگن) انجام می گیرد در سنتز مواد شیمیایی در صنعت مهم اند. چگونگی عملکرد جداره های سلولهای بیولوژیکی با علم سطح ربط دارد. a b تعادل ترمومكانيك يك سيستم ‍Capillary سیستمی را فرض کنید که سطح مشترک بین فازهای a و b، انحنا دار باشد. کشش سطحی باعث می شود که فشارهای دو فاز با هم متفاوت باشد. رابطه فشار دو فاز انحنا دار در سال 1805 توسط یانگ و لاپلاس به صورت زیر فرمول بندی شد که درآن P فشار، کشش سطحی و r شعاع انحنای است: رابطه فوق با وارد کردن شعاع متوسط منحنی سطح به صورت زیر بازنویسی میشود: 2 3 خواص ترموديناميکي فاز سطحي (superficiall) منطقه تماس سه بعدی بین دو فاز a و b، منطقه ای است که مولکولهای آن با مولکولهای هر دو فاز برهم کنش دارند. این لایه در حقیقت یک ناحیه گذار ( Zone ) بین دو فاز a و b است و همگن نیست و ضخامت ان صفر نیست. برعکس خواص آن از خواص فاز a تا خواص فاز b تغییر می کند. پس خواص ترمودینامیکی این منطقه به متغییرهای فازهای a و b، بستگی دارد و یک فاز سطحی ( superficial )، مستقل نیست. در سال 1878 گیبس برای بررسی سیستمهای ترمودینامیکی که اثرات سطح در آنها مهم است یک مدل فرضی پیشنهاد کرد. بر مبنای این مدل دو فاز a و b را سطحی با ضخامت صفر موسوم به سطح گیبس از هم جدا میکند. اما سایر خواص ترمودینامیکی این سطح مقداری غیر صفر دارند. دو فاز a و b با غلظت Ca و Cb، برای گونه Mi را در نظر بگیرید. فرض کنید حجم هر فاز برابر Va و Vb باشد. بنابراین با توجه به اینکه حجم سطح تقسیم(فاز سطحی) صفر است. لذا حجم سیستم از رابطه زیر بدست می آید. از شاخص σ برای نشان دادن خواص ترمودینامیکی سطح تقسیم کننده استفاده خواهد شد. تعداد مولهای گونه Mi در هر یک از فازها برابر است با: و اگر ni، تعداد کل مولهای گونه Mi در سیستم باشد. داریم: 4 niσ، به مقدار مول اضافی سطح (excess surface ) گونه i موسوم است که می تواند مثبت، منفی و یا صفر باشد. غلظت سطحی گیبس گونه i، (superficial )، به صورت زیر فرمول بندی می شود: مدل گیبس براساس سطح تقسیم کننده است. یعنی مقدار niσ، به موقعیت سطح تقسیم کننده بستگی دارد. برای درک بهتر تغییرات غلطت گونه ی i را در سیستم واقعی براساس مختصه x رسم کنیم. 5 موقعیت سطح جدا کننده را می توان از اختلاف فشار Pb – Pa ، تعیین کرد. که از طریق رابطه گیبس و از مقدار این اختلاف می توان شعاع منحنی سطح مشترک را محاسبه نمود. ولی واقعیت این است که دقت این روش چندان رضایت بخش نیست و حتی در شعاع های بزرگ (سطوح صاف) بدست آوردن اختلاف فشار Pb – Pa عملا امکان پذیر نیست. از اینرو انتخاب محل سطح تا حدودی فرضی است و بسته به موقعیت آن علامت Γi عوض میشود. 6 از این رو بجاي اينكه از جذب مطلق تعريف كنيم از جذب نسبي صحبت ميكنيم. وΓi,1 كه تشكيل دهنده Mi نسبت به يك تشكيل دهنده مقايسه شود. بطور انتخابي از حلال بعنوان مقايسه استفاده ميشود. پس از روابط قبل داریم: و ميدانيم كه مقدار V به انتخاب موقعیت سطح بستگي ندارد ولي مقادیر Vα یا Vẞ به آن بستگی دارند. با بازنویسی روابط بالا داریم: 7 از رابطه قبل داریم: با تقسیم این رابطه بر سطح مقدار غلظت سطحی نسبی بدست می آید: 8 توابع حالت و پتانسيل ترموديناميك يك سيستم Capillary اگر یک سیستم ایده آل دوفازی داشته باشیم و اختلاف فشار دو فاز صفر باشد. در این صورت در یک حالت تعادل ترمومکانیکی ) Pint=Pext (قرار داریم و کاری که در این حالت برای یک جابجایی کوچک بر روی سیستم باید انجام گیرد عبارت است از اگر فرض کنیم که سیستم ما چند فازی است، و هریک از فازها سطح مشترکی با ابعاد Ai دارند، می توانیم معادله بالا را به صورت زیر بازنویسی کنیم معادلات بالا در حالتی که گرما از سیستم Capillary خارج نشود و فقط سیستم شیمایی در نظر گرفته شود معتبر هستند. 9