WikiDer > Gleichgewicht (Chemie)

EIN Balance stellt die Änderung einer Menge einer Menge in einem System dar. Salden werden verwendet, um zu beschreiben Transportphänomene in dem Chemie und der Physik. Eine Bilanz ist wie folgt aufgebaut:

Menge in - Menge aus der Produktion = Akkumulation

Es können verschiedene Arten von Waagen unterschieden werden. Die wichtigsten davon sind die Massenbilanz, die Molbilanz, die Energiebilanz und die Impulsbilanz.

Massenbilanz

Die Massenbilanz von Stoff A beschreibt die Menge Masse eines Stoffes A (m_ein), die in einem System in einer bestimmten Zeit eintritt, austritt und in einem System produziert wird. Es basiert auf der Gesetz der Erhaltung der Masse. Die pro Sekunde in das System eintretende Masse wird als einströmende Masse bezeichnetfließen (F_m,in,A) erwähnt. Statt Flow spricht man auch von Flow oder Fluss. Die Einheit des Massenstroms ist Kilogramm pro Sekunde (kg/s). Die das System pro Sekunde verlassende Masse ist der abgehende Massenstrom (F_m,aus,A). Die Produktionsrate von A (P_m,A) wird ebenfalls in kg/s angezeigt und ist positiv, wenn A gebildet wird und negativ, wenn A wegreagiert (mittels a chemische Reaktion).

Die Summe aus Zufluss, Abfluss und Produktionsrate ist die Akkumulation. Die Akkumulation wird mit a . gezeigt Differentialgleichung, dass die Derivat von Masse zu Zeit. Die Gesamtmassenbilanz sieht nun wie folgt aus:

${displaystyle F_{mathrm {m,in,A} }-F_{mathrm {m,out,A} } P_{mathrm {m,A} }={frac {dm_{mathrm {A} }}{dt}} }$

Dies wird auch als Differenzmassenbilanz bezeichnet. Dadurch integrieren erhält man eine integrierte Massenbilanz, mit der die Masse des Stoffes A zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt werden kann.

Maulwurfsgleichgewicht

Das Prinzip einer Molenbilanz ist das gleiche wie bei einer Massenbilanz, nur die Durchflüsse, die Produktionsrate und die Akkumulation werden nun nicht mehr in Masse A pro Zeiteinheit sondern in Menge bestimmt Maulwurf Ein_ein) pro Zeiteinheit. Die Einheiten der Molflussraten, der Produktionsrate und der Akkumulation sind dann in Mol pro Sekunde (mol/s). Die Bilanz sieht so aus:

${displaystyle F_{mathrm {n,in,A} }-F_{mathrm {n,out,A} } P_{mathrm {n,A} }={frac {dn_{mathrm {A} }}{dt}} }$

Molebilanzen (genau wie Massenbilanzen) werden häufig in der Reaktorwissenschaft die Stoffmenge in a . messen chemischer Reaktor zu entscheiden. Oft wird jeder Begriff durch das zu erhaltende Volumen geteilt Konzentrationen erhalten.

Energieausgleich

Die Energiebilanz basiert auf der Energieerhaltungssatz und beschreibt die Veränderung des Gesamtbetrages Energie (E) des Systems. Diese Änderung wird durch den Energiefluss durch in das System eintretende Masse bestimmt (F_e,in), der Energiefluss durch die das System verlassende Masse (F_{e, raus}), der Energiefluss durch Wärme Betreten oder Verlassen des Systems (F_q), der Energiefluss durch Arbeit am System (F_w) und die Energieproduktion als Ergebnis einer chemischen Reaktion (P_e). Die Einheiten sind in Joule pro Kilogramm (J/kg). Die Energiebilanz sieht dann so aus:

${displaystyle F_{mathrm {e,in} }-F_{mathrm {e,out} } F_{mathrm {q} } F_{mathrm {w} } P_{mathrm {e} }={frac {dE}{dt }}}$

Impulsbilanz

Die Impulsbilanz basiert auf dem Impulserhaltungssatz. Das Impuls (p) ist jedoch a Anzahl der Vektoren die neben einer Größe auch eine Richtung hat. Daher in a Kartesisches Koordinatensystem drei Waagen werden aufgestellt: eine in x-Richtung, eine in y-Richtung und eine in z-Richtung. Bei jeder Waage wird die zeitliche Änderung des Impulsstroms in diese Richtung bestimmt durch: den Impulsstrom in diese Richtung in das System (p_im), der Stoßstrom in dieser Richtung aus dem System (p_von) und die Impulserzeugung in diese Richtung (P_p). Die Einheiten sind in Newton (N). Die Salden sehen so aus:

${displaystyle F_{mathrm {p,x,in} }-F_{mathrm {p,x,out} } P_{mathrm {p,x} }={frac {dp_{mathrm {x} }}{dt}} }$

${displaystyle F_{mathrm {p,y,in} }-F_{mathrm {p,y,out} } P_{mathrm {p,y} }={frac {dp_{mathrm {y} }}{dt}} }$

${displaystyle F_{mathrm {p,z,in} }-F_{mathrm {p,z,out} } P_{mathrm {p,z} }={frac {dp_{mathrm {z} }}{dt}} }$