The aim of the course is to introduce students to the principles of chemical engineering calculations, demonstrate the use of some equations of state and thermodynamic models that are used in commercial programs. The lecture part summarizes (derives) the basic relationships and explains the procedures of some calculations. The computational software Maple or Python is used for this purpose. In the computational part of the course, students learn how to apply Maple/Python software to solve problems in which the real behaviour of substances is usually considered. The use of thermodynamics and state behavior of real fluids is also applied to the problem of thermal machines (refrigeration and heat pumps).

Cílem předmětu je seznámit studenty s principy chemicko-inženýrských výpočtů, demonstrovat použití některých stavových rovnic a termodynamických modelů, které jsou používány v komerčních programech. V přednáškové části jsou shrnuty (odvozeny) základní vztahy a vysvětleny postupy některých výpočtů. K tomu je využíván výpočetní software Maple, případně Python. Ve výpočetní části předmětu se studenti učí aplikovat Maple/Python software pro řešení úloh, ve kterých se obvykle uvažuje reálné chování látek. Použití termodynamiky a stavového chování reálných tekutin je také aplikováno na problematiku tepelných strojů (chladicích zařízení a tepelných čerpadel).

Acquiring credit (meeting the minimum requirements of the computational part)

The exam test

Získání zápočtu (splnění výpočetní části)

Složení zkoušky (písemný test, pohovor)

R: J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. Azevedo, Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria, Prentice-Hall PTR, 1999. 9780139777455

R: Novák J. a kol., Fyzikální chemie - bakalářský a magisterský kurz, VŠCHT, Praha 2008, 9788070806753

R: Novák J., Růžička K., Chemická termodynamika I, Stavové chování a termodynamické vlastnosti reálných tekutin, Vysoká škola chemicko-technologická, Praha 2002, 8070805013

R: Dohnal V., Novák J., Matouš J.: Chemická termodynamika II, Vysoká škola chemicko-technologická, Praha 1996, 8070802758

A: Riazi M.R., Characterization And Properties Of Petroleum Fractions, ASTM International, 2005, Philadelphia, 2005, 0803133618

A: Růžička V., Odhadové metody pro fyzikálně-chemické vlastnosti tekutin, Vysoká škola chemicko-technologická, Praha 1996, 8070802561

Povinná:

• Novák, Josef. Fyzikální chemie, bakalářský a magisterský kurz.. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická, 2008, https://vufind.techlib.cz/Record/000650165 s. ISBN 978-80-7080-675-3.

Doporučená:

• Novák, Josef, Růžička, Květoslav. Chemická termodynamika I, stavové chování a termodynamické vlastnosti reálných tekutin. Praha: VŠCHT, 2002, https://vufind.techlib.cz/Record/000913535 s. ISBN 80-7080-501-3.

1. State behaviour of pure fluids, the p-V diagram, critical quantities.

2. State equations for real fluids. Corresponding states theorem. Properties and specifics of hydrogen and its behaviour.

3. State behaviour of real mixtures.

4. Virial equation of state, estimates of virial coefficients.

5. Thermodynamic properties of substances, calculations of heat and work in various processes.

6. Residual molar quantities and their use.

7. Thermodynamics of refrigeration and heat pumps. Coefficients of performances. Use of energy diagrams (p-H, T-S).

8. Thermodynamic properties of components in a mixture. Excess quantities.

9. Activity and activity coefficients. Thermodynamic models for excess Gibbs energy.

10. Liquid-vapor equilibrium at low and high pressures.

11. Solubility of gases in liquids. Liquid-liquid equilibrium.

12. Liquid-solid phase equilibrium.

13. Recapitulation of thermodynamics of real fluids and phase equilibria. Calculation of the p-H energy diagram of a freon.

14. Chemical equilibrium in systems with multiple reactions.

1. Stavové chování čistých tekutin, p-V diagram, kritické veličiny.

2. Stavové rovnice pro reálné tekutiny. Teorém korespondujících stavů. Vlastnosti a specifika vodíku a jeho chování.

3. Stavové chování reálných směsí.

4. Viriální stavová rovnice, odhady viriálních koeficientů.

5. Termodynamické vlastnosti látek, výpočty tepla a práce při různých dějích.

6. Doplňkové veličiny reálných tekutin a jejich použití.

7. Termodynamika chladicích zařízení a tepelných čerpadel. Koeficienty výkonu. Použití energetických diagramů (p-H, T-S).

8. Termodynamické vlastnosti složek ve směsi. Dodatkové veličiny.

9. Aktivita a aktivitní koeficienty. Termodynamické modely pro dodatkovou Gibbsovu energii.

10. Rovnováha kapalina-pára za nízkých i vysokých tlaků.

11. Rozpustnost plynů v kapalinách. Rovnováha kapalina-kapalina.

12. Rovnováha kapalina-pevná fáze.

13. Opakování termodynamiky reálný tekutin a fázových rovnováh. Výpočet energetického diagramu p-H freonu.

14. Chemická rovnováha v systémech s více reakcemi.

Basic information and learning resources: See the E-learning

Other literature and learning applications:

https://ufch.vscht.cz/studium/literatura

https://ufch.vscht.cz/studium/elektronicke_pomucky

Základní informace a materiály k předmětu: viz E-learningový kurz

Další literatura a elekronické pomůcky:

https://ufch.vscht.cz/studium/literatura

https://ufch.vscht.cz/studium/elektronicke_pomucky

Students will be able to:

• calculate state behaviour of real fluids and mixtures, provide thermodynamic information on environmentally relevant substances

• calculate phase equilibria in two-component systems (considering real behaviour)

• construct and use pressure-enthalpy and temperature-entropy diagrams for the design of thermal machines

• solve chemical equilibrium in simplified systems

(all calculations performed in the Maple software or Python)

Studenti budou umět:

Počítat stavové chování reálných tekutin a jejich směsí. Poskytovat termodynamické informace o ekologicky významných látkách.

Počítat fázové rovnováhy ve dvousložkových reálných systémech.

Pro účely navrhování tepelných strojů sestavovat a používat diagramy tlak-entalpie a teplota-entropie.

Řešit jednodušší případy chemických rovnováh.

(vše za využití matematického softwaru Maple, Python, apod.)

Matematika A,B

Fyzikální chemie I, nebo Fyzikální chemie A,B

Matematika A,B

Fyzikální chemie I, nebo Fyzikální chemie A,B