Mischungsregel (Thermodynamik): Unterschied zwischen den Versionen

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Eine '''Mischungsregel'''<ref>Robert C. Reid, John M. Prausnitz, Bruce E. Poling: ''The Properties of Gases and Liquids''. 4. Aufl. McGraw-Hill, New York 1988, ISBN 0-07-051799-1.</ref> dient zur Berechnung der Eigenschaften von Gemischen aus den Eigenschaften der reinen Stoffe.
Eine '''Mischungsregel'''<ref>Robert C. Reid, John M. Prausnitz, Bruce E. Poling: ''The Properties of Gases and Liquids''. 4. Aufl. McGraw-Hill, New York 1988, ISBN 0-07-051799-1.</ref> dient zur Berechnung der [[Stoffeigenschaft|Eigenschaften]] von [[Gemisch]]en aus den Eigenschaften der [[Reinstoff|reinen Stoffe]].


== Berechnung ==
== Berechnung ==


=== Generelle Form ===
=== Generelle Form ===
<math>E_m=\sum_i \sum_j y_i \cdot x_i \cdot E_{ij} </math>
:<math>E_m=\sum_i \sum_j y_i \cdot x_i \cdot E_{ij} </math>


mit
mit


E<sub>m</sub>: Eigenschaft der Mischung <br>
: E<sub>m</sub>: Eigenschaft der Mischung
x<sub>i</sub>: Molenbruch in der flüssigen Phase <br>
: x<sub>i</sub>: [[Stoffmengenanteil|Molenbruch]] in der [[Flüssigkeit|flüssigen Phase]]
y<sub>i</sub>: Molenbruch im Dampf <br>
: y<sub>i</sub>: Molenbruch im [[Dampf]]
E<sub>ii</sub> and E<sub>jj</sub>: Reinstoffeigenschaften <br>
: E<sub>ii</sub> und E<sub>jj</sub>: Reinstoffeigenschaften
E<sub>ij</sub> and E<sub>ji</sub>: Wechselwirkungsterme
: E<sub>ij</sub> und E<sub>ji</sub>: Wechselwirkungsterme


=== Wechselwirkungsterme ===
=== Wechselwirkungsterme ===
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==== Arithmetisches Mittel ====
==== Arithmetisches Mittel ====
<math>E_{ij}=\frac{E_{ii}+E_{jj}}{2}</math>
: <math>E_{ij}=\frac{E_{ii}+E_{jj}}{2}</math>


Damit ergibt sich für E<sub>m</sub>:
Damit ergibt sich für E<sub>m</sub>:


<math>E_m=\sum_i y_i E_i</math>
: <math>E_m=\sum_i y_i E_i</math>


==== Geometrisches Mittel ====
==== Geometrisches Mittel ====
<math>E_{ij}=\sqrt{ E_{ii} E_{jj} }</math>
: <math>E_{ij}=\sqrt{ E_{ii} E_{jj} }</math>


Damit ergibt sich für E<sub>m</sub>:
Damit ergibt sich für E<sub>m</sub>:


<math>E_m=\left( \sum_i y_i \sqrt E_i \right)^2</math>
:<math>E_m=\left( \sum_i y_i \sqrt E_i \right)^2</math>


mit E<sub>i</sub>=E<sub>ii</sub>
mit E<sub>i</sub>=E<sub>ii</sub>
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Binäre Wechselwirkungsparameter k<sub>ij</sub> werden benutzt, um die Qualität einer Kombinationsregel zu verbessern. Ein Beispiel für das Einfügen eines solchen Parameters ist
Binäre Wechselwirkungsparameter k<sub>ij</sub> werden benutzt, um die Qualität einer Kombinationsregel zu verbessern. Ein Beispiel für das Einfügen eines solchen Parameters ist


<math>E_{ij}=\frac{ k_{ij} ( E_{ii} + E_{jj} ) }{2}</math>
: <math>E_{ij}=\frac{ k_{ij} ( E_{ii} + E_{jj} ) }{2}</math>


k<sub>ij</sub> werden im Allgemeinen durch Regression experimenteller Stoffdaten von binären Gemischen bestimmt.
k<sub>ij</sub> werden im Allgemeinen durch Regression experimenteller Stoffdaten von binären Gemischen bestimmt.

Aktuelle Version vom 9. Juni 2019, 07:36 Uhr

Eine Mischungsregel[1] dient zur Berechnung der Eigenschaften von Gemischen aus den Eigenschaften der reinen Stoffe.

Berechnung

Generelle Form

$ E_{m}=\sum _{i}\sum _{j}y_{i}\cdot x_{i}\cdot E_{ij} $

mit

Em: Eigenschaft der Mischung
xi: Molenbruch in der flüssigen Phase
yi: Molenbruch im Dampf
Eii und Ejj: Reinstoffeigenschaften
Eij und Eji: Wechselwirkungsterme

Wechselwirkungsterme

Die Wechselwirkungsterme Eij und Eji müssen über sogenannte Kombinationsregeln bestimmt werden. Üblich sind die arithmetischen und geometrischen Mittelwerte.

Arithmetisches Mittel

$ E_{ij}={\frac {E_{ii}+E_{jj}}{2}} $

Damit ergibt sich für Em:

$ E_{m}=\sum _{i}y_{i}E_{i} $

Geometrisches Mittel

$ E_{ij}={\sqrt {E_{ii}E_{jj}}} $

Damit ergibt sich für Em:

$ E_{m}=\left(\sum _{i}y_{i}{\sqrt {E}}_{i}\right)^{2} $

mit Ei=Eii

Binäre Wechselwirkungsparameter

Binäre Wechselwirkungsparameter kij werden benutzt, um die Qualität einer Kombinationsregel zu verbessern. Ein Beispiel für das Einfügen eines solchen Parameters ist

$ E_{ij}={\frac {k_{ij}(E_{ii}+E_{jj})}{2}} $

kij werden im Allgemeinen durch Regression experimenteller Stoffdaten von binären Gemischen bestimmt.

Siehe auch

Dortmunder Datenbank: Datenbank experimenteller Stoffeigenschaften

Literatur

  1. Robert C. Reid, John M. Prausnitz, Bruce E. Poling: The Properties of Gases and Liquids. 4. Aufl. McGraw-Hill, New York 1988, ISBN 0-07-051799-1.

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