TERMODINAMICA DELL'INGEGNERIA CHIMICA Docente: Prof. Ing. Cosimo Rizzo Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Te!: 050-511 204 Fax: 050-511 266 Email: [email protected] FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO L'insegnamento si propone di fornire agli allievi la capacità di applicare i principi di conservazione di massa ed energia ed il secondo principio della termodinamica alle operazioni dell'industria chimica. PROGRAMMA DEL CORSO I FONDAMENTI: La Termodinamica come scienza sperimentale. La conservazione della massa nelle apparecchiature chiuse e nelle apparecchiature aperte. La conservazione dell'energia nelle apparecchiature chiuse e nelle apparecchiature aperte. Grandezze locali (o intensive), estensive, specifiche. L'energia interna. 11 calore specifico. Gli scambi di calore e di lavoro meccanico ed elettrico. L'entalpia DATI VOLUMETRICI E CALORIMETRICI PER SISTEMI AD UN COMPONENTE SOLIDO LIQUIDO E GASSOSO. IL PRINCIPIO EVOLUTIVO (O SECONDO PRINCIPIO) IN TERMODINAMICA: L'entropia. Enunciato del principio evolutivo nella forma tipica per i sistemi isolati. Espressione del principio evolutivo per i sistemi chiusi e per i sistemi aperti. Le macchine termiche e le macchine frigorifere. UNA VERSIONE RISTRETTA DEL PRINCIPIO EVOLUTIVO: L'ENERGIA LIBERA DI GIBBS. TRASFORMAZIONI DI FASE PER SISTEMI AD UN COMPONENTE: Una versione "ristretta" del principio evolutivo per sistemi chiusi, in termini di energia libera di Gibbs. Le trasformazioni di fase isoterme-isobare in sistemi chiusi ad un componente. Relazione differenziale di Clausius-Clapeyron. La tensione di vapore di un componente puro. Correlazioni di tensione di vapore. Regola delle fasi per sistemi ad un componente. SISTEMI A PIÙ COMPONENTI: Dati termodinamici per sistemi a più componenti. Il modello di miscela ideale. TRASFERIMENTI DI MATERIA IN SISTEMI A PIÙ COMPONENTI E REAZIONI CHIMICHE. IL POTENZIALE CHIMICO: Processi "liberi", isotermi ed isobari di trasferimento di materia e reazioni chimiche "libere", isoterme ed isobare aventi luogo in sistemi chiusi a più componenti. 11 potenziale chimico. La grandezza ausiliaria fugacità di componente in miscela. Valutazione di fugacità di componenti di miscele gassose e di miscele liquide. La regola delle fasi in sistemi a più componenti, in assenza di reazioni chimiche. I SISTEMI CHIMICAMENTE REAGENTI: Il bilancio di materia e di energia nei reattori chimici chiusi. Determinazione delle entalpie standard di reazione. L'evoluzione dei sistemi chiusi chimicamente reagenti e il raggiungimento dell'equilibrio chimico. Dipendenza della composizione d'equilibrio del sistema reagente dalle variabili termodinamiche. La regola delle fasi per sistemi chimicamente reagenti. MATERIALE DIDATTICO Il testo di teoria è: Rizzo - Mauri: Basic thermodynamics far chemical engineering, due dispense di complessivi 7 capitoli. Per gli esercizi, sono disponibili alcuni brogliacci di esercizi svolti e commentati dall'Ing.Rizzo. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME L'esame ha luogo attraverso due prove scritte: una di esercizi di calcolo, l'altra di teoria. Eventualmente la seconda prova, su richiesta dello studente, può essere svolta oralmente.