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.

MODALITA' DIDATTICHE

Il modulo prevede tradizionalmente lezioni frontali in aula. In base all'evoluzione della pandemia Covid 19 le lezioni potranno essere telematiche in modalità sicrona su piattaforma Teams. 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 può prevedere 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.

Attraverso il progetto di innovazione della didattica adottato dal Corso di Studio in Ingegneria Chimica e di Processo, saranno utilizzati strumenti innovativi atti ad un apprendimento attivo dello studente. Lo scopo è quello di accrescere le competenze degli
studenti attraverso nuove metodologie di apprendimento, dall'e-learning al team work, attraverso esperienze che accrescano la partecipazione dello studente mediante un livello comunicativo più elevato e rendano lo studente più consapevole ed autonomo.

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.