نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

پیش‌بینی چگالی و ویژگی های فزونی مخلوط‌های دو‌تایی با استفاده از معادله حالت GMA اصلاح‌شده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
ناهید فرضی 1
نسرین سهرابی 2
میترا قدیری 2
1 دانشکده شیمی ، گروه شیمی فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
2 گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
فرمول‌بندی ویژگی­ های سیال­ها با متغیر‌های تأثیر‌گذار بر آن‌ها، کار‌بر را در شرایط گوناگون حتی در زمانی که امکان تجربه آزمایشگاهی آن وجود ندارد، یاری می‌نماید. در این پژوهش برای توصیف رفتار مخلوط سیال­ ها از معادله حالت  GMA اصلاح‌‎شده که براساس پتانسیل بین‌مولکولی متوسط (9، 6، 3) است استفاده شد. کارایی معادله حالت برای چندین مخلوط دو‌تایی بررسی و وابستگی دمایی پارامترهای آن برای هر سیال در کسرهای مولی گوناگون تعیین شد. نشان داده شد که وابستگی پارامتر‌های معادله حالت به کسر مولی سیال از قاعده اختلاط مکعبی پیروی می‌کند. حجم فزونی، انرژی داخلی فزونی و انتالپی فزونی مخلوط‌ های مورد مطالعه با استفاده از رابطه ­هایی که از معادله به ­دست آورده شد در دماها و کسرهای مولی گوناگون محاسبه و با نتیجه ­های موجود تجربی مقایسه شد. انطباق خوب مقدارهای پیش‌بینی‌شده با مقدارهای تجربی، بیانگر توانایی این معادله حالت در پیش‌بینی این­ گونه ویژگی­ ها می‌باشد. افزون ‌بر‌این در نمودار هم­دماهای انتالپی پیش‌بینی‌شده مخلوط سیال­ ها؛ اتانول ـ متیل‌سیکلوهگزان، سیکلو‌هگزان ـ نرمال هگزا‌دکان، TEGDME –a134-HFC و پروپان ـ ایزوبوتان نقاط تلاقی دیده شد که نشان‌دهنده وابستگی نداشتن تقریبی انتالپی و انرژی درونی فزونی به دما در این کسر مولی خاص بوده و به­ طور ضمنی نشان‌ دهنده تغییرهای ظرفیت گرمایی  اضافی بسیار اندک و حتی نزدیک صفر، برای این ­گونه مخلوط سیال ­ها در این کسر مولی می‌باشد. عبارتی برای کسر مولی نقطه تلاقی به ­دست آمد که داده‌های تجربی بیش ­تری برای آزمودن آن نیاز است.
کلیدواژه‌ها
مخلوط دوتایی
تابع‌های فزونی
معادله حالت
نیروهای بین‌مولکولی

موضوعات

[1] قنبری، محمد جواد؛ مرادی، غلامرضا؛، مدل سازی ترمودینامیکی تعادل فازی هیدرات گازهای تبریدی با استفاده از معادله حالت VRSV2، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1) 35: 125 تا 132 (1395).
[2] حسینی، سید حمید؛ ایزد پناه، امیر عباس؛، مدل سازی ترمودینامیکی حلالیت کربن دی اکسید در محلول آبی متیل دی اتانول آمین با استفاده از معادله حالت مکعبی به اضافه تجمعی ((CPA، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4) 34: 45 تا 57 (1394).
[3] Peng D.-Y., Robinson D.B., A New Two-Constant Equation of State, Ind. Eng. Chem. Fundam., 15(1): 59-64 (1976).
[4] Beret S., Prausnitz J., Perturbed Hard‐Chain theory: An Equation of State for Fluids Containing Small or Large Molecules, AIChE J., 21(6): 1123-1132 (1975).
[5] Gross J., Sadowski G., Perturbed-Chain SAFT: An Equation of State Based on a Perturbation Theory for Chain Molecules, Ind. Eng. Chem. Res., 40(4): 1244-1260 (2001).
[6] Riddell Jr R., Uhlenbeck G., On the Theory of the Virial Development of the Equation of State of Monoatomic Gases, J. Chem. Phys., 21(11): 2056-2064 (1953).
[7] Parsafar G., Mason E., Linear Isotherms for Dense Fluids: A New Regularity, J. Chem. Phys., 97(35): 9048-9053 (1993).
[8] Goharshadi E.K., Morsali A., Abbaspour M., New Regularities and an Equation of State for Liquids, Fluid Phase Equilib, 230(1): 170-175 (2005).
[9] Ghatee M., Bahadori M., New Thermodynamic Regularity for Cesium over the Whole Liquid Range, J. Phys. Chem. B., 105(45): 11256-11263 (2001).
[10] Baniasadi M., Baniasadi M., Ghader S., New Isotherm Regularity and an Equation of State
for Gases and Liquids, Ind. Eng. Chem. Res., 18(1): 474-482 (2012).
[11] Parsafar G., Spohr H., Patey G., An Accurate Equation of State for Fluids and Solids, J. Phys. Chem. B., 113 (35): 11977-11987 (2009).
[12] Farzi N., Hosseini P., A New Equation of State for Gaseous, Liquid, and Supercritical Fluids, FLUID Phase Equilib, 40959-71 (2016).
[13] Zéberg-Mikkelsen C.K., Lugo L., Fernández J., Density Measurements under Pressure for the Binary System (ethanol+ methylcyclohexane), J. Chem. Thermodyn., 37(12): 1294-1304 (2005).
[14] Morávková L., Wagner Z., Linek J., (P, Vm, T) Measurements of (toluene+ propiophenone)
at Temperatures from 298.15 K to 328.15 K and at Pressures up to 40 MPa, J. Chem. Thermodyn., 37(7): 658-666 (2005).
[15] Abdulagatov I., Tekin A., Safarov J., Shahverdiyev A., Hassel E., High-Pressure Densities and Derived Volumetric Properties (Excess, Apparent and Partial Molar Volumes) of Binary Mixtures of Methanol+[BMIM][PF6], J. Solution Chem., 37(6): 801-833 (2008).
[16] Sugiyama T., Orita S., Miyamoto H., (p, ρ, T, x) Properties for CO2/Isobutane Binary Mixtures at T=(280 to 440) K and (3 to 200) MPa, J. Chem. Thermodyn., 43(12): 1851-1856 (2011).
[17] Amorim J.A., Chiavone-Filho O., Paredes M.L., Rajagopal K., High-Pressure Density Measurements for the Binary System Cyclohexane+ n-hexadecane in the Temperature Range of (318.15 to 413.15) K, J. Chem. Eng. Data., 52(2): 613-618 (2007).
[18] Comuñas M., Fernández J., Baylaucq A., Canet X., Boned C., (P, ρ, T, x) Measurements for HFC-134a + triethylene Glycol Dimethylether System, Fluid Phase Equilib., 199(1): 185-195 (2002).
[19] Miyamoto H., Shigetoyo K., Uematsu M., The (p, ρ, T, x) Properties for {x propane+ (1− x) isobutane} with x=(1.0000, 0.2765, 0.5052, and 0.7468) in the Temperature Range from (280 to 440) K at Pressures from (1 to 200) MPa, J. Chem. Thermodyn., 39(11): 1423-1431 (2007).
[20] Zabaloy M.S., Cubic Mixing Rules, Ind. Eng. Chem. Res., 47(15): 5063-5079 (2008).
[21] Prigogine I., Bellemans A., Mathot V., The Molecular Theory of Solutions: North-Holland Amsterdam; (1957).