Wykład 7. Podstawy termodynamiki i kinetyki procesowej - wykład 7. Anna Ptaszek. 21 maja Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Podobne dokumenty
Wykład 7. Anna Ptaszek. 13 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 7.

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.

TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Wykład 2. Termodynamika i kinetyka procesowa- wykład. Anna Ptaszek. 13 marca Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Wykład 3. Fizykochemia biopolimerów- wykład 3. Anna Ptaszek. 30 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Wykład 4. Fizykochemia biopolimerów- wykład 4. Anna Ptaszek. 5 listopada Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

Równowagi fazowe cz.ii. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Wykład 1-4. Anna Ptaszek. 6 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 1-4.

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Płyny nienewtonowskie i zjawisko tiksotropii

α i = n i /n β i = V i /V α i = β i γ i = m i /m

Wykład 3. Termodynamika i kinetyka procesowa - wykład 2. Anna Ptaszek. 24 kwietnia Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Podstawy termodynamiki

Seminarium 4 Obliczenia z wykorzystaniem przekształcania wzorów fizykochemicznych

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Wykład 6. Anna Ptaszek. 8 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 6.

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Właściwości koligatywne

Wykład 12. Anna Ptaszek. 16 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 12.

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

Współczynniki aktywności w roztworach elektrolitów

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

Roztwory. Homogeniczne jednorodne (jedno-fazowe) mieszaniny dwóch lub więcej składników.

IZOTERMA ADSORPCJI GIBBSA

Spis treści. Ciśnienie osmotyczne. Mechanizm powstawania ciśnienia osmotycznego

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Sprawozdanie powinno zawierać:

Wykład 5. przemysłu spożywczego- wykład 5

Współczynniki aktywności w roztworach elektrolitów. W.a. w roztworach elektrolitów (2) W.a. w roztworach elektrolitów (3) 1 r. Przypomnienie!

W praktyce często zdarza się, że wyniki obu prób możemy traktować jako. wyniki pomiarów na tym samym elemencie populacji np.

Wykład Turbina parowa kondensacyjna

Roztwory rzeczywiste (1)

Cechy koligatywności Obniżenie prężności pary nad roztworem Ciśnienie osmotyczne, osmoza

Współczynniki aktywności w roztworach elektrolitów

INSTRUKCJA Do ćwiczenia nr 6

GAZY DOSKONAŁE I PÓŁDOSKONAŁE

Klasyfikacja procesów membranowych. Magdalena Bielecka Agnieszka Janus

Refraktometria. sin β sin β

Osmometria. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2

Chemia i technologia polimerów. Wykład 2 Budowa makrocząsteczek a właściwości fizyczne polimerów

Wykład 8. Silnik Stirlinga (R. Stirling, 1816)

Fazy i ich przemiany

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.1

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Roztwory elektrolitów. Podział. mocne efektywnie przewodzą prąd (NaCl, HNO 3 ) słabe słabo przewodzą (ocet, woda z kranu)

Wstęp do fizyki budowli

Układ Otoczenie Faza układu Składnik układu Układ dyspersyjny

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Odwrócona osmoza (RO) PATRYCJA WĄTROBA

Fazy i ich przemiany

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

11) Stan energetyczny elektronu w atomie kwantowanym jest zespołem : a dwóch liczb kwantowych b + czterech liczb kwantowych c nie jest kwantowany

Fazy i ich przemiany

ODWRÓCONA OSMOZA. Separacja laktozy z permeatu mikrofiltracyjnego serwatki

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ

WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI

ZADANIE 9.5. p p T. Dla dwuatomowego gazu doskonałego wykładnik izentropy = 1,4 (patrz tablica 1). Temperaturę spiętrzenia obliczymy następująco

Pneumatyczne pomiary długości

Wykład 8B. Układy o ograniczonej mieszalności

Materiały dodatkowe do zajęć z chemii dla studentów

ANALIZA TERMODYNAMICZNA STOPÓW ODLEWNICZYCH PRZY UŻYCIU PROGRAMU THERMOCALC

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Wyznaczanie długości fali światła metodą pierścieni Newtona

Roztwory rzeczywiste (1)

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Podstawowe równania podsumowanie (1) Podstawowe równania podsumowanie (2) Podstawowe równania podsumowanie (3)

4. 1 bar jest dokładnie równy a) Pa b) 100 Tr c) 1 at d) 1 Atm e) 1000 niutonów na metr kwadratowy f) 0,1 MPa

Statystyka Opisowa 2014 część 2. Katarzyna Lubnauer

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego pomiędzy fazą organiczną a wodną

Woda w organizmie człowieka. Właściwości koligatywne roztworów. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

OBLICZENIA STECHIOMETRIA STECHIOMETRIA: INTERPRETACJA ILOŚCIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

Termodynamika Termodynamika

Instytut Inżynierii Chemicznej i Urządzeń Cieplnych Politechniki Wrocławskiej

WYSYCHANIE ZABYTKOWYCH MURÓW Z CEGŁY *

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Zaawansowane metody numeryczne

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Rozcieńczanie, zatężanie i mieszanie roztworów, przeliczanie stężeń

Termodynamika równowag fazowych w układach dwuskładnikowych

Transkrypt:

Wykład 7 knetyk knetyk procesowej - Katedra Inżyner Aparatury Przemysłu Spożywczego 21 maja 2018 1 / 31

Układ weloskładnkowy dwufazowy knetyk P woda 1 atm lód woda cek a woda + substancja nelotna para wodna 0 0 100 T 2 / 31

Układ weloskładnkowy dwufazowy knetyk Roztwór to układ jednorodny weloskładnkowy. Rozpuszczene substancj nelotnej (cała stałego) w ceczy powoduje obnżene prężnośc pary nad tą ceczą. W konsekwencj następuje obnżene temperatury krzepnęca podwyższene temperatury wrzena. Zjawska kolgatywne do tej grupy zalczamy zjawska będące konsekwencją obnżena prężnośc pary czyl: ebuloskopę kroskopę cśnene osmotyczne 3 / 31

Zjawska kolgatywne knetyk K E - to stała ebulometryczna: T W = K E m K E = R T 0 2 M 1000 H W M - masa molowa substancj rozpuszczonej T 0 - temperatura wrzena czystego rozpuszczalnka, H W - molowe cepło parowana Stała ta podaje podwyższene temperatury wrzena dla roztworu 1 molowego jest charakterystyczna dla rozpuszczalnka. 4 / 31

Zjawska kolgatywne knetyk K K - to stała krometryczna: T K = K K m K = R T 2 0 M 1000 H K M - masa molowa substancj rozpuszczonej T 0 - temperatura krzepnęca czystego rozpuszczalnka, H K - molowe cepło krzepnęca Stała krometryczna podaje obnżene temperatury krzepnęca dla roztworu 1 molowego jest charakterystyczna dla rozpuszczalnka. 5 / 31

Układ weloskładnkowy dwufazowy knetyk Cśnene osmotyczne Pojęce to odnos sę do zjawska osmozy, jake zachodz pomędzy roztworem a czystym rozpuszczalnkem przy założenu, że są one oddzelone membraną czyl przegrodą przepuszczalną tylko dla cząsteczek rozpuszczalnka. Dlaczego membrana? Z powodu obecnośc błony dochodz do przecwnego w stosunku do klasycznej dyfuzj zachowana cząsteczek. Przepływ rozpuszczalnka zachodz do momentu wyrównana potencjałów chemcznych zarówno rozpuszczalnka jak substancj rozpuszczonej po obu stronach przegrody. Objawem zjawska jest wzrost objętośc roztworu, powodujący zmnejszene stężena substancj nelotnej. 6 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk 7 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk 8 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk 9 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Osmotyczne równane stanu równane van t Hoffa dla układów doskonałych: π c = RT M n Jest ono analogczne do równana stanu gazu doskonałego (równane Claususa-Clapeyrona): p V = nrt, p V = m M RT p c = RT M 10 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 11 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Osmotyczne wralne równane stanu to równane opsujące oddzaływana pomędzy cząsteczkam substancj rozpuszczonej a rozpuszczalnkem: π c = RT [1 + A 2 (T )c + A 3 (T )c 2 +...] (1) M n W równanu tym A 2 (T ) oraz A 3 (T ) oznaczą drug trzec współczynnk wralu, c stężene substancj rozpuszczonej natomast M n średną osmotyczną masę cząsteczkową substancj rozpuszczonej. 12 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Perwszy współczynnk wralu czyl odwrotność średnej osmotycznej masy cząsteczkowej. Jej wyznaczene wymaga ekstrapolacj do zerowej wartośc stężena 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 13 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Drug współczynnk wralu A 2 (T ) ujemna wartość wskazuje na newelke pownowactwo pomędzy substancją rozpuszczoną a rozpuszczalnkem a co za tym dze możlwość agregacj/asocjacj łańcuchów czy wręcz wytrącane lub rekrystalzację duże dodatne wartośc tego współczynnka wskazują na pełną kompatyblność rozpuszczalnka makrocząsteczk. 14 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Drug współczynnk wralu A 2 (T ) duże dodatne wartośc tego współczynnka wskazują na pełną kompatyblność rozpuszczalnka makrocząsteczk. 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 15 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Drug współczynnk wralu A 2 (T ) ujemna wartość wskazuje na newelke pownowactwo pomędzy substancją rozpuszczoną a rozpuszczalnkem a co za tym dze możlwość agregacj/asocjacj łańcuchów czy wręcz wytrącane lub rekrystalzację c 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 16 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Osmometra membranowa Tego typu urządzenam można merzyć cśnena do około 0,1 mmh 2 O co praktyczne pozwala badać roztwory polmerów do masy cząsteczkowej około 2 10 6 g/mol. Dolny zakres pomarowy zależny jest tylko od porowatośc membrany cut-off. 17 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Osmometra parowa W tej metodze merzony jest efekt ceplny kondensacj par rozpuszczalnka na kropl czystego rozpuszczalnka badanego roztworu. Przyrządam tym można dokonywać pomarów mas cząsteczkowych w zakrese około 40-40000 g/mol. rozpuszczalnk roztwór 18 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależność lnowa Roztwór dekstranu - przykład dobrej rozpuszczalnośc w wodze Baselne Drft Slope Intercept R2 Molecular Weght -25 1.291610 4.14 0.97509 62115 g/mole 6.00 /C 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 [C] 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 Gonotec GmbH Berln 19 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależność lnowa Roztwór żelatyny ryb morskch Baselne Drft Slope Intercept R2 Molecular Weght -84 2.337096 3.48 0.82993 73892 g/mole 6.00 /C 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 [C] 0.00 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60 0.72 Gonotec GmbH Berln 20 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależność nelnowa Klek skrob zemnaczanej woskowej Baselne Drft Slope Intercept R2 Molecular Weght 17 117.382434-8.29 0.89821-31341 g/mole 2.00 /C 0.00-2.00-4.00-6.00-8.00-10.00-12.00 [C] 0.00 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.10 Gonotec GmbH Berln 21 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależność lnowa Roztwór WPC koncentratu bałka serwatkowego - przykład ogranczonej rozpuszczalnośc w wodze Baselne Drft Slope Intercept R2 Molecular Weght -32-2.941084 9.26 0.99484 28054 g/mole 10.80 /C 9.00 7.20 5.40 3.60 1.80 0.00 [C] 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 22 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależność nelnowa Roztwór WPI zolatu bałka serwatkowego Baselne Drft Slope Intercept R2 Molecular Weght 48-4.312028 11.38 0.67898 22817 g/mole 16.00 /C 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 [C] -2.00 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 Gonotec GmbH Berln 23 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zależnośc nelnowe Roztwory popularnych hydrokolodów CA - karagen, XG - guma ksantanowa, AG - guma arabska π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 9 7 5 3 WPC π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 24 20 16 12 8 4 CA 1 2 3 4 5 c WPC, g/100ml 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 c CA, g/100ml π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 9 8 XG π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 AG 0.05 0.1 0.15 0.2 c XG, g/100ml 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 c AG, g/100ml 24 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk c INU, g/100ml 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 14 12 XG 30 o C XG 40 o C INU 30 o C INU 40 o C model dla XG model dla INU 50 40 XG, π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 10 8 6 4 30 20 INU, π/c, mmh 2 O/(g/100mL) 10 2 0 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0 c XG, g/100ml 25 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk /(g/100cm 3 ) WPI, π/c, mmh 2 O 60 50 40 30 20 o WPI 30 C 40 o C o SPI 30 C o 40 C model dla WPI model dla SPI 11 10 9 8 π/c, mmh 2 O/(g/100cm 3 ) SPI, 10 7 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 c, g/100cm 3 26 / 31

Cśnene osmotyczne knetyk Zastosowana pomar aktywnośc wodnej wpływ temperatury na oddzaływana - dmeryzacja - zmana masy cząsteczkowej (laktoferyna) proces retrogradacj - rekrystalzacja amylozy ocena wodochłonnośc hydrokolodów odwadnane osmotyczne produktów 27 / 31

Prężność pary knetyk Aktywność wodna a w = p p s (2) entuzjaśc nżyner procesowej zauważą analogę do wlgotnośc względnej: φ = p P 0 (3) gdze p cśnene oparów nad produktem a p s (P 0 ) prężność pary nasyconej w tej samej temperaturze. 28 / 31

Prężność pary knetyk Ocena wodochłonnośc hydrokolodów π = c RT = n V RT = m V RT M w (4) V objętość roztworu wykazującego dane cśnene osmotyczne 29 / 31

Prężność pary knetyk Odwrócona osmoza to proces wymuszony podwyższonym cśnenem www.saymon.eu 30 / 31

Prężność pary knetyk Odwadnane osmotyczne to metoda utrwalana polegająca na zmnejszanu aktywnośc wodnej 31 / 31