Kimyoviy texnologiyaning turli jarayonlar boʻyicha moddiy va issiqlik balanslarini tuzish

Issiqlik effektlarini hisoblashning empirik usullari.
1. Konovalov bo'yicha gazsimon moddalarni (25 ^o C da) hisoblashning empirik usuli :
; kkal/mol;
_{- organik birikmalarning CO 2} va H ₂ O ga yonish issiqligi ;
48,8 - 1 g kislorod atomiga to'liq yonish issiqligini ifodalovchi koeffitsient;
10.6 - kondensatsiya issiqligini hisobga olgan holda koeffitsient;
m - moddaning to'liq yonishi uchun zarur bo'lgan kislorod atomlari soni;
n - yonish natijasida hosil bo'lgan suvning mollari soni;
- barcha cheklovchi organik birikmalar uchun tuzatish qiymati  =0; cheksiz uchun  . Qiymat butun gomologik qatorlar uchun doimiy bo'lib, chegaralanmaganligi ortishi bilan ortadi.  ,  _.
2. Suyuq moddalar uchun (T=25 ⁰ ) Karash bo'yicha hisob :
, kkal/mol
C - birikmadagi uglerod atomlari soni;
H – birikmadagi vodorod atomlari soni;
P - birikmadagi qisman almashtirilgan elektronlar soni;
- bir xil nomdagi o'rinbosarlar soni;
- bu o'rinbosarga mos keladigan termal tuzatish.
3.  Bog'lanish energiyasiga asoslangan hisoblash:
;
e _i , e _j – bog‘lanish energiyasi;
n - dastlabki moddadagi qattiq atomlar soni;
Qsublimatsiya - berilgan element uchun termal sublimatsiya.
4. Issiqlik sig'imini hisoblashning empirik usuli:
; J/mol*K
n _i - atomlar soni;
C _i - atom issiqlik sig'imi.
Kimyoviy jarayonlar sodir bo'lishining termodinamik ehtimoli. Muvozanat konstantasi, muvozanat siljish qonunlari yordamida reaksiya massasining muvozanatli konversiya darajasi va muvozanat tarkibini hisoblash. Le Chatelier printsipi.
Murakkab jarayonlarni nazariy o'rganishda ko'pincha termodinamik jihatdan qaytariladigan bir nechta reaktsiyalarning qaysi biri ko'proq bo'lishini va reaktsiya qaysi yo'nalishda borishini aniqlash zarurati tug'iladi.

Izobarik-izotermik sharoitda kimyoviy o'zaro ta'sir qilish uchun reagentlarning yaqinligining o'lchovi Gibbs energiyasi bo'lib  , u tenglama yordamida eksperimental ma'lumotlar asosida hisoblab chiqiladi yoki aniqlanadi:

Standart sharoitlarda hisoblash uchun tenglamadan foydalaning:
,
standart haroratda kimyoviy reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarning Gibbs energiyasi qayerda ;  - reaksiya maxsulotlari va dastlabki reagentlar uchun reaksiya tenglamasidagi stexiometrik koeffitsientlar;  - berilgan haroratdagi reaksiyaning issiqlik effekti;  - berilgan haroratda reaksiya entropiyasining o'zgarishi; T-reaktsiya harorati.
Reaksiyaning ma'lum bir haroratda entropiyasining o'zgarishini tenglama yordamida hisoblash mumkin:

Standart qiymat  yakuniy mahsulotlar va boshlang'ich moddalarning entropiyasi o'rtasidagi farqdan topiladi.
,
standart haroratda reaksiyada ishtirok etuvchi kimyoviy moddalarning entropiyasi qayerda ;
Kimyoviy reaksiyalarning sodir bo'lishining termodinamik ehtimoli Gibbs energiyasining kattaligi va belgisi bilan belgilanadi. <0 da  , to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning eng ehtimolli kursi (o'ngdan chapga); > 0 da  teskari reaktsiyaning eng ehtimolli kursi (chapdan o'ngga); » 0 da  reaksiya muvozanatda. Haqiqiy shartlar uchun  u Temkin-Shvartsman tenglamasi yordamida hisoblanadi.
Agar  >>0 boʻlsa, reaksiya oʻz-oʻzidan ketmaydi.
Agar  <<0 bo'lsa - reaksiya o'z-o'zidan davom etadi.
Shunday qilib, ko'rib chiqilayotgan murakkab va (yoki) teskari jarayonda nazariy jihatdan mumkin bo'lgan barcha reaktsiyalar uchun Gibbs energiyasining qiymatini hisoblash va ularni taqqoslash orqali termodinamik jihatdan eng ehtimolli reaktsiyani o'rnatish mumkin. Agar bu reaktsiya maqsadli reaktsiya bo'lsa, unda xomashyoning eng yuqori konvertatsiya darajasini (eng yuqori mahsulot rentabelligi) ta'minlaydigan texnologik rejimning bunday parametrlarini tanlash qoladi. Qaytariladigan reaktsiyalar uchun parametrlarni tanlash muvozanat konstantasining ma'lum qiymati bilan amalga oshirilishi mumkin.
Izobar-izotermik sharoitda muvozanat konstantasini hisoblash uchun Vant-Xoff izotermasi tenglamasidan foydalaning:
,  ,
bu yerda Kp - muvozanat konstantasi, R - universal gaz doimiysi.
Agar Kp ning hisoblangan qiymati << 1 bo'lsa, u holda tizimdagi muvozanat dastlabki reagentlar hosil bo'lishiga qarab siljiydi (mahsulot unumi past). Kp>>1 bo’lganda sistemadagi muvozanat reaksiya mahsulotlari hosil bo’lish tomon siljiydi (mahsulot unumi yuqori). Agar Kp »1 bo'lsa, u holda tizim muvozanat holatidadir.
Izokorik-izotermik jarayonlarda xuddi shunday tahlil Helmgolts energiyasi asosida amalga oshiriladi  .
Barcha teskari kimyoviy reaktsiyalar vaqt o'tishi bilan muvozanatga moyil bo'lib, ularda oldinga va teskari jarayonlarning tezligi muvozanatlanadi, buning natijasida reaktsiya massasidagi tarkibiy qismlarning nisbati texnologik rejim parametrlari (harorat, bosim, komponentlarning kontsentratsiyasi) tizimdagi o'zgarishlar. Texnologik rejimning parametrlari o'zgarganda, tizimdagi muvozanat buziladi va o'z-o'zidan yangi holatga o'tadi, bu reaktsiya massasi tarkibiy qismlarining yangi nisbati bilan tavsiflanadi.
Muvozanat konstantasining qiymatlarini bilib, siz qaytariladigan kimyoviy reaktsiyalarning reaktsiya massasining tarkibini osongina hisoblashingiz va maqsadli mahsulotning maksimal mumkin bo'lgan (nazariy) rentabelligini yoki konversiyaning muvozanat darajasini aniqlashingiz mumkin.
Muvozanat tarkibini hisoblashdan maqsad muvozanat holatidagi reaksiya massasi tarkibiy qismlarining miqdorini aniqlashdir. Ushbu ma'lumotlardan foydalanib, material va issiqlik balansini hisoblash, kinetik modelni yaratish, shuningdek, qaytariladigan kimyoviy reaktsiyalar uchun reaktorni hisoblash mumkin.