TERMODINAMICA CHIMICA IN SISTEMI NON IDEALI

TERMODINAMICA CHIMICA IN SISTEMI NON IDEALI

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iten
Codice
72481
ANNO ACCADEMICO
2018/2019
CFU
5 cfu al 1° anno di 10376 INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO (LM-22) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/24
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO )
periodo
2° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Finalità del modulo è quella di fornire gli strumenti per la stima delle proprietà termodinamiche a partire da dati volumetrici per il calcolo dell’equilibrio chimico di fase e di reazione per sistemi non ideali.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

In particolare il modulo fornirà gli strumenti operativi per la previsione dell'equilibrio chimico in sistemi che presentano un comportamento che si discosta dall'idealità.

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi e esercitazioni numeriche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di:

conoscere i fondamenti della termodinamica dei sistemi aperti non ideali;

comprendere i diagrammi di stato liquido/vapore per sistemi che presentano parziale o totale immiscibilità;

stimare le proprietà volumetriche in sistemi multicomponenti non ideali;

determinare quantitativamente le condizioni di equilibrio di fase e di reazione in funzione di temperatura, pressione e composizione in sistemi non ideali;

valutare le possibili modalità operative per la distillazione di miscele azeotropiche;

discutere criticamente le ipotesi di lavoro formulate utilizzando il lessico appropriato.

Modalità didattiche

Il modulo prevede lezioni frontali in aula. Alla presentazione di contenuti teorici (30 ore) si alternano esercitazioni (20 ore, che comprendono esercizi e esercitazioni numeriche) finalizzate a favorire l’apprendimento e la discussione di specifici esempi di applicazioni di ingegneria di processo. Il corso prevede anche interventi e seminari di esperti su argomenti specifici.

Le competenze trasversali in termini di abilità comunicative, capacità di lavorare in team e capacità di apprendimento verranno acquisite tramite l'esecuzione di esercitazioni numeriche da svolgere in gruppo, anche con l’utilizzo di software di simulazione commerciale, che verranno discusse all'esame.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del modulo prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:   

 Introduzione alla termodinamica molecolare in sistemi non ideali  (20 ore): Fugacità generalizzata.  Grandezze di eccesso e coefficienti di attività. Calcolo dei coefficienti di attività per sistemi binari e multicomponenti. Equazione di Duhem Margules. Criteri di consistenza termodinamica. Coefficienti di fugacità per componenti puri e in miscela.

Calcolo delle proprietà termodinamiche da dati volumetrici (15 ore): Equazioni di stato per componente puro e miscele. Principio degli stati corrispondenti: correlazioni a due e tre parametri. Calcolo dei coefficienti di fugacità. Funzioni residue.

Calcolo dell’equilibrio chimico in sistemi non ideali (15 ore): Scostamenti positivi e negativi da Raoult.  Equilibrio di fase in sistemi binari e multicomponenti non ideali. Sistemi a immiscibilità totale o parziale. Rappresentazione grafica dell’equilibrio per sistemi non ideali. Equilibrio di reazione per sistemi non ideali.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni sarà disponibile in aulaweb dell’insegnamento. Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale in aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame, ma i libri seguenti sono suggeriti come testi di appoggio e approfondimento.

 

R.H. Perry, D.W. Green,“Perry’s chemical engineers’ handbook” VIII ed., Mc Graw Hill 2008.

B. Poling, J.M. Prausnitz, J.P. O’Connell, “The properties of gases and liquids”, V ed.,Mc Graw Hill, New York 2000.

Prausnitz, J.M., Lichtenthaler, R.N., de Azevedo,  E.G.:  Molecular Thermodynamics of fluid-phase equilibria, III ed., Prentice Hall, New Jersey, 1999.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Il ricevimento studenti è su appuntamento da fissare tramite l'invio di una e-mail a: elisabetta.arato@unige.it 

Commissione d'esame

BARBARA BOSIO (Presidente)

ELISABETTA ARATO (Presidente)

LEZIONI

Modalità didattiche

Il modulo prevede lezioni frontali in aula. Alla presentazione di contenuti teorici (30 ore) si alternano esercitazioni (20 ore, che comprendono esercizi e esercitazioni numeriche) finalizzate a favorire l’apprendimento e la discussione di specifici esempi di applicazioni di ingegneria di processo. Il corso prevede anche interventi e seminari di esperti su argomenti specifici.

Le competenze trasversali in termini di abilità comunicative, capacità di lavorare in team e capacità di apprendimento verranno acquisite tramite l'esecuzione di esercitazioni numeriche da svolgere in gruppo, anche con l’utilizzo di software di simulazione commerciale, che verranno discusse all'esame.

INIZIO LEZIONI

Secondo semestre dell'anno accademico

ESAMI

Modalità d'esame

La valutazione dello studente prevede una prova orale in cui vengono proposte 2/3 domande sugli argomenti di termodinamica chimica applicata ai sistemi aperti non ideali presentati a lezione  e nella discussione e valutazione delle esercitazioni numeriche svolte autonomamente dallo studente.

Il voto conseguito nell’insegnamento sarà la media dei voti attribuiti nei due moduli in cui si articola l’insegnamento.

Saranno disponibili 3 appelli di esame per la sessione ‘invernale’ (gennaio, febbraio e durante la pausa didattica prevista dalla Scuola Politenica a Pasqua) e 4 appelli per la sessione ‘estiva’ (giugno, luglio, settembre e durante la pausa autunnale prevista dalla Scuola Politecnica). Non verranno concessi appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati dalla Scuola Politecnica, fatta eccezione per gli studenti che non abbiano inserito nel piano di studi attività formative nell’anno accademico in corso.

Modalità di accertamento

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni. L’esame orale prevede domande riguardanti principalmente l’applicazione al processo degli argomenti di termodinamica chimica in sistemi non ideali presentati a lezione e in particolare verificherà la conoscenza degli strumenti per la stima delle proprietà termodinamiche a partire da dati volumetrici per il calcolo dell’equilibrio chimico di fase, per componenti puri o miscele non ideali, e l’equilibrio di reazione in sistemi non ideali. Durante l’esame verranno inoltre discussi i risultati delle esercitazioni numeriche di calcolo di equilibri chimici non ideali per casi di interesse tecnologico, svolte autonomamente, eventualmente in gruppo, dallo studente.

L’esame si prefigge di accertare la capacità di applicare le basi teoriche del modulo a casi generali o specifici di interesse tecnologico e analizzare criticamente i problemi. Verrà inoltre valutata la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto della terminologia tecnica e la capacità di ragionamento critico.

 

ALTRE INFORMAZIONI

Per un proficuo apprendimento sono richieste conoscenze base di matematica, chimica e fisica e la conoscenza della termodinamica chimica ideale, ma non è prevista alcuna propedeuticità formale.

Gli studenti con esigenze specifiche sono pregati di contattare il docente prima dell’inizio del modulo.