4052SCHTE SAMENVATTING
Scheidingstechnologie
4052SCHTE
Samenvatting
SAMENVATTING Pagina 1 van 24
, 4052SCHTE SAMENVATTING
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave 2
College 1 Thermodynamica 3
College 2 Ideale mengsels 6
College 3 Evenwichten in de praktijk 8
College 5 Niet-ideale mengsels 10
College 4+6 Destillaties in de praktijk 12
College 7 Vloeistofevenwichten 15
College 8 Extractie 17
College 9 Vloeistof/vast-evenwichten 19
College 10 Kristallisatie in de praktijk 21
College 11 Adsorptie 23
SAMENVATTING Pagina 2 van 24
, 4052SCHTE SAMENVATTING
College 1 Thermodynamica
Thermodynamica gaat over de transfer van energie. Dit kan in de vorm van warmte, arbeid of
materie. Als er geen energietransfer is is er sprake van thermodynamisch evenwicht. In de
thermodynamica wordt onderscheid gemaakt in open (overdracht van energie en materie),
gesloten (overdracht van energie) en geïsoleerde (adiabatisch en geen overdracht van materie)
systemen. De inwendige energie ( E ) van het systeem wordt gegeven door de kinetische energie
1 2
( Ek = mv ) en de potentiële energie (o.a. chemische en elektrische energie). Het is lastig om de
2
potentiële energie te bepalen maar omdat we alleen geïnteresseerd zijn in energieverschillen is dit
niet zo erg.
Eerste hoofdwet ∆ Eom = −∆ Es , dus energie gaat niet verloren of wordt gecreëerd
Grootheden
Extensieve grootheden zijn afhankelijk van de hoeveelheid materie zoals volume ( V in m 3 ),
enthalpie ( H in J ), aantal deeltjes ( N in -), aantal mol deeltjes ( n in mol ), Gibbs vrije energie ( G
J
in J ) en entropie ( S in ).
K
Intensieve grootheden zijn niet afhankelijk van de hoeveelheid materie zoals druk ( P in Pa ),
temperatuur ( T in K ) en alles per volume-, massa- of deeltjeseenheid. Deze geef je aan met een
kleine letter.
Tweede hoofdwet
In een geïsoleerd systeem kunnen alle spontane processen enkel de totale entropie van het
systeem verhogen.
Anders gezegd: Een evenwicht van een geïsoleerd systeem komt overeen met maximaliseren van
de entropie van het systeem.
In een gesloten systeem met constante temperatuur en druk geldt ook dat G minimaal is in
evenwicht, net als S is maximaal.
De definitie van de Gibbs vrije energie is de maximale hoeveelheid arbeid (behalve volume-arbeid)
die het systeem reversibel kan leveren bij constante druk en temperatuur.
De chemische potentiaal µi van een stof is de energie die opgenomen of afgegeven kan worden
door een verandering van het deeltjesaantal van die stof (bijvoorbeeld door een fase-transitie of
chemische reactie).
Fundamentele vergelijking
In deze vergelijkingen wordt alleen volume-arbeid meegenomen. De fundamentele vergelijking
luidt: dE = TdS + pdV + ∑ µ dN i i . Enkelcomponentsystemen (intensieve
Multicomponentsystemen potentialen)
Potentiaal Gedifferentieerde Geïntegreerde Potentiaal Gedifferentieerde Geïntegreerde
vorm vorm vorm vorm
S ( E,V, { N }) 1 P µ
dE + dV − ∑ i dN i
E PV µN
−∑ i i s ( e,v ) 1 P e Pv µ
dS =
T T i T
S=
T
+
T T ds = e + dv s= + −
i
T T T T T
E ( S,V, { N }) dE = TdS − PdV + ∑ µi dN i
i
E = TS − PV + ∑ µi N i
i
e ( s,v ) de = Tds − Pdv e = Ts − Pv + µ
H ( S, P, { N }) dH = TdS + VdP + ∑ µi dN i
H = E + PV h ( s, P ) dh = Tds + vdP h = e + Pv
i
G (T , P, { N }) G = E + PV − TS = H − TS g (T , P ) dg = −sdT + vdP g = e + Pv − Ts
dG = −SdT + VdP + ∑ µi dN i
i
G = ∑ µi N i
i
SAMENVATTING Pagina 3 van 24
Scheidingstechnologie
4052SCHTE
Samenvatting
SAMENVATTING Pagina 1 van 24
, 4052SCHTE SAMENVATTING
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave 2
College 1 Thermodynamica 3
College 2 Ideale mengsels 6
College 3 Evenwichten in de praktijk 8
College 5 Niet-ideale mengsels 10
College 4+6 Destillaties in de praktijk 12
College 7 Vloeistofevenwichten 15
College 8 Extractie 17
College 9 Vloeistof/vast-evenwichten 19
College 10 Kristallisatie in de praktijk 21
College 11 Adsorptie 23
SAMENVATTING Pagina 2 van 24
, 4052SCHTE SAMENVATTING
College 1 Thermodynamica
Thermodynamica gaat over de transfer van energie. Dit kan in de vorm van warmte, arbeid of
materie. Als er geen energietransfer is is er sprake van thermodynamisch evenwicht. In de
thermodynamica wordt onderscheid gemaakt in open (overdracht van energie en materie),
gesloten (overdracht van energie) en geïsoleerde (adiabatisch en geen overdracht van materie)
systemen. De inwendige energie ( E ) van het systeem wordt gegeven door de kinetische energie
1 2
( Ek = mv ) en de potentiële energie (o.a. chemische en elektrische energie). Het is lastig om de
2
potentiële energie te bepalen maar omdat we alleen geïnteresseerd zijn in energieverschillen is dit
niet zo erg.
Eerste hoofdwet ∆ Eom = −∆ Es , dus energie gaat niet verloren of wordt gecreëerd
Grootheden
Extensieve grootheden zijn afhankelijk van de hoeveelheid materie zoals volume ( V in m 3 ),
enthalpie ( H in J ), aantal deeltjes ( N in -), aantal mol deeltjes ( n in mol ), Gibbs vrije energie ( G
J
in J ) en entropie ( S in ).
K
Intensieve grootheden zijn niet afhankelijk van de hoeveelheid materie zoals druk ( P in Pa ),
temperatuur ( T in K ) en alles per volume-, massa- of deeltjeseenheid. Deze geef je aan met een
kleine letter.
Tweede hoofdwet
In een geïsoleerd systeem kunnen alle spontane processen enkel de totale entropie van het
systeem verhogen.
Anders gezegd: Een evenwicht van een geïsoleerd systeem komt overeen met maximaliseren van
de entropie van het systeem.
In een gesloten systeem met constante temperatuur en druk geldt ook dat G minimaal is in
evenwicht, net als S is maximaal.
De definitie van de Gibbs vrije energie is de maximale hoeveelheid arbeid (behalve volume-arbeid)
die het systeem reversibel kan leveren bij constante druk en temperatuur.
De chemische potentiaal µi van een stof is de energie die opgenomen of afgegeven kan worden
door een verandering van het deeltjesaantal van die stof (bijvoorbeeld door een fase-transitie of
chemische reactie).
Fundamentele vergelijking
In deze vergelijkingen wordt alleen volume-arbeid meegenomen. De fundamentele vergelijking
luidt: dE = TdS + pdV + ∑ µ dN i i . Enkelcomponentsystemen (intensieve
Multicomponentsystemen potentialen)
Potentiaal Gedifferentieerde Geïntegreerde Potentiaal Gedifferentieerde Geïntegreerde
vorm vorm vorm vorm
S ( E,V, { N }) 1 P µ
dE + dV − ∑ i dN i
E PV µN
−∑ i i s ( e,v ) 1 P e Pv µ
dS =
T T i T
S=
T
+
T T ds = e + dv s= + −
i
T T T T T
E ( S,V, { N }) dE = TdS − PdV + ∑ µi dN i
i
E = TS − PV + ∑ µi N i
i
e ( s,v ) de = Tds − Pdv e = Ts − Pv + µ
H ( S, P, { N }) dH = TdS + VdP + ∑ µi dN i
H = E + PV h ( s, P ) dh = Tds + vdP h = e + Pv
i
G (T , P, { N }) G = E + PV − TS = H − TS g (T , P ) dg = −sdT + vdP g = e + Pv − Ts
dG = −SdT + VdP + ∑ µi dN i
i
G = ∑ µi N i
i
SAMENVATTING Pagina 3 van 24
