化学工学熱力学

エネルギー、平衡、そしてあらゆるプロセスの限界

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ビデオ講義

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化学工学熱力学

エネルギー、平衡、そしてあらゆるプロセスの限界

速度式はどれだけ速いかを教えてくれます。熱力学はどこまで進むか — そしてそれがエネルギーとしていくらかかるか — を教えてくれます。本コースは、化学工学入門シリーズの下に横たわる熱力学の道具立てを組み上げます: あらゆるプロセスのエネルギー費用を定める法則、あらゆる分離と反応に上限を与える平衡、そしてあらゆるプロセスシミュレータが静かに依存している物性モデルです。

シリーズ概要

  1. 勘定する — 第一法則が、エネルギー保存をプラントの帳簿に変える
  2. 限界を定める — 第二法則が、方向、カルノー限界、そして分離の最小価格を定める
  3. 共存する — 気液平衡、ラウールの法則、そして蒸留を止める共沸
  4. 反応する — ギブズエネルギーと平衡定数が、反応がどこまで進むかを決める
  5. 計算する — 実在流体の状態方程式が、そのすべてをシミュレータへつなぐ
flowchart LR A["First Law
Energy"] --> B["Second Law
Entropy"] B --> C["Phase
Equilibrium"] C --> D["Chemical
Equilibrium"] D --> E["Real Fluids
& EOS"]

各章の内容

章 タイトル 学べること
1 エネルギーと第一法則 状態関数、エンタルピー、顕熱と潜熱、フローシートにおけるエネルギー収支
2 エントロピーと第二法則 プロセスの進行方向、カルノー限界、分離の最小仕事、ギブズエネルギー
3 相平衡 蒸気圧、ラウールの法則、相対揮発度、活量係数、共沸
4 化学平衡 平衡定数、ファントホッフ挙動、ルシャトリエ、ハーバー–ボッシュの妥協
5 実在流体と状態方程式 圧縮性、ファンデルワールス、SRK 式と Peng–Robinson、物性パッケージの選定

本シリーズの対象読者

推奨される予備知識: 化学工学入門シリーズ。数学は代数、対数、指数のレベルにとどめ、わずかに登場する微積分の式は言葉で説明します。

関連シリーズ

本コースは 化学工学入門 シリーズを深めるとともに、シミュレーションの上に築かれるデータ駆動のシリーズ — プロセス・インフォマティクス入門、デジタルツイン構築入門、ベイズ最適化入門 — を支えるものです。