W skrypcie omówiono szczegółowo algorytmy (stechiometryczny i niestechiometryczny) obliczeń równowag chemicznych w układach, w których przebiega jedna lub wiele reakcji.

Zawiera on dwa autorskie pakiety oprogramowania, umożliwiające obliczenia równowagowe punktowe oraz badanie zależności funkcyjnych i ich prezentację graficzną. Omówiono też szczegółowo równowagi w wybranych układach, mających podstawowe znaczenie technologiczne oraz podano propozycje symulacji (za pomocą oprogramowania załączonego na płycie) równowag w innych układach tego typu.

Książka adresowana jest do studentów kursów podstawowych termodynamiki chemicznej oraz wybranych specjalizacji technologicznych politechnik i uniwersytetów. Jest to pierwsza tego typu publikacja na polskim rynku.

Przedmowa

1. Podstawy termodynamiki
1.1. Odwracalność reakcji chemicznych
1.1.1. Fakty doświadczalne
1.1.2. Znaczenie odwracalności reakcji.
1.2. Termodynamiczny opis układów
1.2.1. Pojęcia i metody termodynamiki fenomenologicznej
1.2.2. Pojęcia i metody termodynamiki statystycznej
1.2.3. Termodynamiczne właściwości faz czystych
1.2.4. Termodynamiczne właściwości roztworów
1.2.5. Propozycje symulacji komputerowych
2. Opis „stechiometryczny” układu reagującego
2.1. Bilans materiałowy układu reakcyjnego
2.1.1. Pojęcia podstawowe i zakres badań
2.1.2. Układ, w którym przebiega jedna reakcja
2.1.3. Układ, w którym przebiega wiele reakcji niezależnych
2.1.4. Propozycje symulacji komputerowych
2.2. Zastosowanie metod algebry liniowej do opisu układu reagującego
2.2.1. Sformułowanie zadań i macierzowa reprezentacja układu reagującego
2.2.2. Wyznaczanie liczby reakcji niezależnych
2.2.3. Algorytmiczne bilansowanie równań stechiometrycznych i generowanie baz zupełnych reakcji niezależnych
2.2.4. Badanie niezależności równań stechiometrycznych reakcji
2.2.5. Układanie cykli termodynamicznych przemian i relacje między funkcjami termodynamicznymi przemian
2.2.6. Propozycje symulacji komputerowych
3. Algorytmy obliczania składu równowagowego układu reagującego
3.1. Algorytmy „stechiometryczne”.
3.1.1. Układ homofazowy, w którym przebiega jedna reakcja niezależna – relacje podstawowe.
3.1.2. Układ homofazowy, w którym przebiega jedna reakcja niezależna – algorytmy wyznaczania składu równowagowego
3.1.3. Układ heterofazowy, w którym przebiega jedna reakcja niezależna – relacje podstawowe.
3.1.4. Układ heterofazowy, w którym przebiega jedna reakcja niezależna – algorytmy wyznaczania składu równowagowego
3.1.5. Układ, w którym przebiega wiele reakcji niezależnych – relacje podstawowe
3.1.6. Układ, w którym przebiega wiele reakcji niezależnych – algorytmy wyznaczania składu równowagowego
3.2. Algorytmy „niestechiometryczne”
3.2.1. Układ homofazowy – relacje podstawowe
3.2.2. Układ homofazowy – algorytm wyznaczania składu równowagowego metodą mnożników Lagrange’a.
3.3. Zakres zastosowania algorytmów
3.3.1. Kilka uwag o zbieżności metod numerycznych
3.3.2. Zakres sensowności otrzymywanych wyników
4. Standardowe funkcje termodynamiczne reagentów i ich wykorzystanie do obliczeń równowagowych
4.1. Tablice „termochemiczne”
4.1.1. Opis tablic
4.1.2. Wykorzystanie tablic „termochemicznych” do obliczeń.
4.1.3. Propozycje symulacji komputerowych
4.2. Tablice „spektroskopowe”.
4.2.1. Opis tablic
4.2.2. Wykorzystanie tablic „spektroskopowych” do obliczeń
4.2.3. Propozycje symulacji komputerowych
4.3. Wybrane korelacje standardowych funkcji termodynamicznych
4.3.1. Korelacja van Krevelena-Chermina
4.3.2. Korelacja Andersona-Beyera-Watsona
4.3.3. Propozycje symulacji komputerowych
5. Równowaga w układach homofazowych gazowych z jedną reakcją niezależną
5.1. Stan równowagi osiągany w warunkach izotermiczno-izobarycznych
5.1.1. Opis układu i założenia modelowe
5.1.2. Reguła przekory
5.1.3. Wpływ temperatury na położenie stanu równowagi
5.1.4. Wpływ ciśnienia na położenie stanu równowagi
5.1.5. Wpływ składu początkowego na położenie stanu równowagi
5.1.6. Efekty izotopowe
5.1.7. Wpływ niedoskonałości fazy gazowej na położenie stanu równowagi układu
5.1.8. Propozycje symulacji komputerowych
5.2. Wpływ więzów na położenie stanu równowagi
5.2.1. Stan równowagi osiągany w warunkach izotermiczno-izochorycznych.
5.2.2. Zastosowanie reguły przekory w warunkach izotermiczno-izochorycznych
5.2.3. Stan równowagi osiągany przy kontrolowanej wymianie ciepła z otoczeniem w warunkach izobarycznych
5.2.4. Stan równowagi osiągany przy kontrolowanej wymianie ciepła z otoczeniem w warunkach izochorycznych
5.2.5. Propozycje symulacji komputerowych
6. Równowaga w układach heterofazowych z jedną reakcją niezależną
6.1. Stan równowagi osiągany w warunkach izotermiczno-izobarycznych.
6.1.1. Klasyfi kacja układów i założenia modelowe
6.1.2. Reakcje rozkładu stałego substratu z utworzeniem jednego produktu gazowego
6.1.3. Reakcje rozkładu stałego substratu z utworzeniem kilku produktów gazowych
6.1.4. Inne reakcje heterofazowe
6.1.5. Propozycje symulacji komputerowych
6.2. Wpływ więzów na położenie stanu równowagi
6.2.1. Stan równowagi osiągany w warunkach izotermiczno-izochorycznych.
6.2.2. Stan równowagi osiągany przy kontrolowanej wymianie ciepła z otoczeniem
6.2.3. Propozycje symulacji komputerowych
6.3. Kilka uwag na temat stosowania reguły przekory do układów heterofazowych
7. Równowaga w układach z wieloma reakcjami niezależnymi.
7.1. Stan równowagi układów homofazowych osiągany w warunkach izotermiczno-izobarycznych
7.1.1. Wybór algorytmu obliczeń i jego wykonywanie, „testy prawdy” oraz interpretacja wyników
7.1.2. Przykłady równowag w wybranych układach, w których przebiegają dwie reakcje niezależne
7.1.3. Przykłady równowag w wybranych układach, w których przebiega wiele reakcji niezależnych
7.1.4. Propozycje symulacji komputerowych
7.2. Stan równowagi układów heterofazowych osiągany w warunkach izotermiczno-izobarycznych
7.2.1. Algorytm obliczeń i jego wykonywanie oraz „testy prawdy”
7.2.2. Przykłady równowag w wybranych układach, w których przebiegają dwie reakcje niezależne
7.2.3. Przykłady równowag w wybranych układach, w których przebiega wiele reakcji niezależnych
7.2.4. Propozycje symulacji komputerowych
7.3. Stan równowagi układów osiągany w warunkach izotermiczno-izochorycznych
7.3.1. Układy homofazowe
7.3.2. Układy heterofazowe.
7.3.3. Propozycje symulacji komputerowych
8. Równowagi innych typów

Dodatek A – Oprogramowanie, wymagania sprzętowe i instalacja.
A.1. Informacje ogólne
A.2. Oprogramowanie dla arkusza kalkulacyjnego MS Excel
A.3. Program GIBBS dla środowiska Windows
Dodatek B – Podstawowe metody numeryczne zastosowane w programach
B.1. Eliminacja macierzy metodą Gaussa-Jordana.
B.2. Rozwiązywanie układów równań liniowych niejednorodnych metodą Gaussa-Jordana
B.3. Rozwiązywanie równań nieliniowych
B.4. Rozwiązywanie układów równań nieliniowych metodą Newtona-Raphsona
B.5. Optymalizacja wieloparametrowa z ograniczeniami
B.6. Diagnostyka typu równowagi w układzie heterofazowym, w którym przebiega jedna reakcja niezależna
Bibliografia

340 stron, oprawa miękka + CD