Srovnání dvou přístupů k modelování chemických reakcí ve vodných roztocích
Title Alternative:Comparation of two different approaches in chemical reaction in aqueous solutions
Loading...
Date
2008
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Cílem této diplomové práce bylo srovnání svou přístupů v hledání chemické rovnováhy ve vodných roztocích elektrolytu. Zkoumanými přístupy byly minimalizace Gibbsovy energie za předpokladu splnění omezujících podmínek a přístup vedoucí na soustavu nelineárních algebraických rovnic rovnovážných konstant. Systém, ve kterém jsme hledali chemickou rovnováhu, byl pro účely zkoumání těchto přístupů uzavřený a izotermicky-izobarický. V něm jsme hledali rovnovážné složení pro potenciály látek mimo standardní stavy a pro aktivitní modely rozšířeného Debye-Hűckelova a Daviesova generalizovaného vztahu. Přístupy byly též zkoumány pro jednotkové aktivitní koeficienty. K dosažení výsledků jsme nejprve využili sadu testovacích úloh a na základě zjištěných odchylek navrhli vhodnou testovací úlohu s proměnnou iontovou silou. Výsledky potom vedly na zobecnění neekvivalence a jejich možné vysvětlení. Součástí práce bylo i testování programů pracujících z hlediska rovnováhy na těchto dvou odlišných principech. První založený na nestechiometrické optimalizaci, který v sobě zahrnuje zobecněný minimalizační přístup a druhý program založený na stechiometrickém přístupu nelineárních soustav rovnovážných konstant. Programy byly testovány pro porušené počáteční podmínky na intervalu mezi výchozím stavem a rovnováhou k posouzení vlivu na rychlost výpočtu a počet iterací. Programy byly též testovány pro sadu kinetických úloh, jelikož i v této implementaci se oba lišily. Závěrem je pak shrnutí porovnávaných přístupů i srovnání testovaných programů.
Aim of this thesis was to compare two approaches to find the chemical equilibrium in aqueous electrolytic solutions. One of the inspected approaches was minimalization of Gibbs energy with constrains, the other one leads to scheme of nonlinear algebraic equation of equilibrium constants. The system in which we find the equilibrium was for this purpose a closed one with premise of isothermal-isobaric conditions. In this system we seek the equilibrium for potentials of matters beyond its standard state and with activity models of extensive Debye-Hűckel and generalized Davies relations. For comparison we also use the unit activity coefficient model. To attain the result we firstly use a set of testing tasks and upon the observed differences location of we propose a suitable testing task with parameter of a ionic strength. Results of these tests lead to the generalization of inequality and its possible explanations. A Part of this thesis was also to test two programs working on these different equilibrium approaches. One is based on nonstechiometric optimalization principle and implements generalized minimalization procedure, the other one is stechiometric based which has an implementation of nonlinear equation system of equilibrium constants. These two were tested for disturbed initial conditions on interval between the initial and equilibrium state to find out the influence on calculation time and on number of iterations. A final part is focused on program tests on the set of chemical kinetics, because also in this case these programs work on different techniques. At the very end we make a summarization of these two approaches and comparisons of testing of diverse programs.
Aim of this thesis was to compare two approaches to find the chemical equilibrium in aqueous electrolytic solutions. One of the inspected approaches was minimalization of Gibbs energy with constrains, the other one leads to scheme of nonlinear algebraic equation of equilibrium constants. The system in which we find the equilibrium was for this purpose a closed one with premise of isothermal-isobaric conditions. In this system we seek the equilibrium for potentials of matters beyond its standard state and with activity models of extensive Debye-Hűckel and generalized Davies relations. For comparison we also use the unit activity coefficient model. To attain the result we firstly use a set of testing tasks and upon the observed differences location of we propose a suitable testing task with parameter of a ionic strength. Results of these tests lead to the generalization of inequality and its possible explanations. A Part of this thesis was also to test two programs working on these different equilibrium approaches. One is based on nonstechiometric optimalization principle and implements generalized minimalization procedure, the other one is stechiometric based which has an implementation of nonlinear equation system of equilibrium constants. These two were tested for disturbed initial conditions on interval between the initial and equilibrium state to find out the influence on calculation time and on number of iterations. A final part is focused on program tests on the set of chemical kinetics, because also in this case these programs work on different techniques. At the very end we make a summarization of these two approaches and comparisons of testing of diverse programs.
Description
katedra: NTI; přílohy: CD ROM; rozsah: 107 s.
Subject(s)
gibbsova energie, minimalizace, rovnovážná konstanta, debye-hűckel, davies, gibbs energy, minimalization, equilibrium constant, debye-hűckel, davies