ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Proses değişkenleri1

•Download as PPS, PDF•
•
Faruk Eyigün
Faruk Eyigün
1 of 53
Downloaded 10 times
PROSES DE ĞİŞ KENLER İ
PROSES DE ĞİŞ KENLER İ • Sıcaklık • Basınç • Yoğunluk • Özgül Ağırlık • Vizkozite • Yüzey Gerilimi
SICAKLIK • Sıcaklık termodinamik bir özelliktir. Fiziksel olarak ölçülebilir. • Isı ise bir enerji şeklidir, doğrudan ölçülmesi söz konusu değildir. • Bir maddeye ısı verildiğinde sıcaklığı yükselir. • Sıcaklığın yükselmesine moleküllerin iç enerjileri ve titreşimlerindeki artış neden olur.
Fahrenheit •Fahrenheit 1714 yılında Fahrenheit sıcaklık ölçeğini geliştirmiştir. •Suyun donma noktası (32 °F) ve •Suyun kaynama noktasını (212 °F) referans noktaları olarak almıştır. Bu iki sıcaklık aralığını ise 180 eşit parçaya bölmüştür.
Temperature Scale vs Temperature Interval 212oF 32oF ∆T = 212oF - 32oF=180 oF Scale Interval 5
Celsius • Celcius buzun erime noktası (0 °C) ve suyun kaynama noktasını referans olarak almıştır(100 °C). • Celsius ölçeğine göre, suyun üçlü noktası (aynı anda katı, sıvı ve gaz halinde bulunabildiği sıcaklık: triple point) 0,01 °C (veya 273,16 K) olarak tanımlanır. • (Bu tanımla, daha önce referans alınan suyun donma noktası 273,15 K'dir • Ancak üçlü noktanın ölçümü çok daha kesin bir şekilde yapılabilmektedir).
Kelvin • K harfi ile gösterilen ve birim aralığı (Celsius) derecesiyle aynı olan, ancak sıfır noktası olarak mutlak sıfırı(–273.15 °C) alan sıcaklık ölçüsü birimidir. • İsmini, termodinamikteki mutlak sıfır kavramını ilk kez gazlardan tüm maddelere uygulayan İskoç asıllı bilimadamı Lord Kelvin'den (1824-1907) alır. • Suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığının (mutlak sıfırla olan farkının) 273.16'da biri olarak tanımlanmıştır. • Santigrat derecesi sıfır noktasını suyun donma noktası olarak aldığından, 0 °C 273.15 K'e eşit olur. • Benzeri şekilde Santigrat derece olarak ifade edilen herhangi bir sıcaklığı kelvine çevirmek için söz konusu değere 273.15 eklenir. 7
Sıcaklık Çevrimleri [°R] = [°F] + 459.67 [°K] = [°C] + 273.15 [°C] = [ °F] − 32 1.8 [°F] = 1.8 [°C] + 32 [°R] = 1.8 [°K] [°R] =1.8 [°K] 8
Proses değişkenleri1
BASINÇ Basınç birim alana uygulanan kuvvettir. Hidrostatik basınç sıvı veya gazın ağırlığından dolayı meydana gelir. Tabanda birim yüzeye düşen sıvı kütlesinin ağırlığıdır. Basıncın birimi N/m2’dir. P=F/A veya P=mg/A=Vρg/A=hAρg/A=ρgh 1 Pa = 1 N/m2 1atm=760mmHg= 1.01325 105 Pa 1mmHg= 1 Torr 1 bar = 105 Pa = 0.1 Mpa 1 atm = 101325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bar 10
BASINÇ Bir noktadaki gerçek basınç, mutlak basınç diye adlandırılır ve mutlak boşluğa veya mutlak sıfır basınca göre ölçülür. Fakat basınç ölçen cihazların çoğu yerel atmosfer basıncında sıfır okunacak şekilde ayarlanmışlardır. Bu nedenle gösterdikleri basınç, MUTLAK BASINÇLA YEREL ATMOSFER basıncı arasındaki farktır. Bu fark Gösterge Basıncı diye adlandırılır. Atmosfer basıncı altındaki basınçlar vakum basıncı olarak bilinir. Mutlak, Gösterge ve Vakum basınçlarının tümü + değerlidir.
Pgösterge=P mutlak - P atm (Pm>Patm) Pvakum= P atm - P mutlak (Patm>Pm)
GAZ KANUNLARI Boyle kanunu, mükemmel bir gazın sıcaklık ve mol sayısı n sabit kalmak suretiyle, mutlak basıncı P ve hacmi V birbirlerine ters orantılı olduğunu ifade eder. Yani; Sabit kütle ve sıcaklıktaki bir gaz için P.V çarpımı daima sabittir P1 P2 P1 V2 = = k1 V1 V2 P2 V1 T = sbt n = sbt 13
Charles kanunu, basınç P ve mol sayısı n sabit kalmak şartıyla, hacim V ve mutlak sıcaklık T birbirleriyle doğru orantılı olduğunu açıklar. V2 T2 T1 T2 = = k2 V2 V1 T1 V1 P = sbt n = sbt 14
Gay-Lussac kanunu, Sabit kütle ve hacimdeki bir gazın basıncı, sıcaklıkla doğru orantılı olarak artar. Bu durumda P/T oranı daima sabittir. P2 T2 T2 = = k3 T1 P1 T1 P1 P2 V = sbt n = sbt 15
Mol orantı kanunu, basınç ve sıcaklık sabit olmak şartıyla, hacim V ve mol sayısı n birbirleriyle doğru orantılı olduğunu açıklar. V2 n 2 n1 n2 = = k4 V2 V1 n1 V1 T = sbt P = sbt 16
Manometre • Küçük ve orta büyüklükteki basınç farklarını ölçen cihazlardır. • Manometre içinde civa, su, alkol veya yağ gibi bir sıvı bulunan U şeklinde cam veya plastik tüptür.
Manometre Patm Açık hava basıncı Balon h Civa veya su Yukarıdaki h değeri kullanılarak ve açık hava basıncı dikkate alınarak gerçek basınç bulunur.
Patm Açık Balon içindeki basınç; hava basıncı A.P=A.Patm+W P h W=mg=Vρg=ρAhg P = Patm + ρgh ∆P=P-Patm= ρgh
Atmosferik Basıncın Ölçülmesi Atmosferin mutlak basıncı (hava basıncı) barometre ile ölçülür. Islak ve kuru barometreler vardır. İçindeki havası tamamen boşaltılmış bir boru, sıvının içerisine daldırıldığında, sıvı boru içinde atmosfer basıncına denk bir basınçla yükselir.
Bu durumda P0=PB dir. PB zaten atmosfer mutlak basıncını ifade eder. P0 ise P0= ρgh(yükselen sıvı ağırlığı) eşitliği ile kolayca hesaplanabilir. Basit bir Barometre
a) Açık uçlu manometreler: P0 P0 G AZ G AZ Pg h Pg h Hg Hg P g > P0 P0>P g
3.Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır. I. B a ro m e tre II. B a r o m e tre Boş Boş M I HCl NH3 15 G azı G azı 45 m m Hg m m Hg V 1 V2 V1 = V2 t = S a b it Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(k) Tepkimesi oluyor. Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I. ve II. manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur?
Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır. Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir. Başlangıç : 15 mmHg 45 mmHg HCl(g) + NH3(g) ® NH4Cl(k) Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg Artan : 0 30 mmHg – Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir. Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur. Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur.
Diferensiyel Manometre 1 noktasında basınç: P1 = PA+ρgh1 2 noktasında basınç: P2 = PB+ρg(h2-R)+ρigR
A ve B noktaları arasında basınç farkları PA-PB = R(ρi- ρ)g- ρg(zA-zB) A ve B noktaları yatay boru üzerinde ise PA-PB = R(ρi- ρ)g olur
Eğik Manometre
Bourdon Tüpü Basınç Öç
YO Ğ UNLUK
Yoğunluk •Birim hacimdeki maddenin kütlesidir. ρ=[kg/m3 ] boyutunda olan bir özelliktir. •Maddelerin hacmi sıcaklıkla değiştiğinden yoğunluk sıcaklıkla değişir. •Sıcaklık arttıkça yoğunluk azalır( Suyun yoğunluğu istisnai olarak 0 dan+4 oC ye kadar artar. +4 oC den sonra sıcaklıkla azalır.(neden?) •Bu özellik ne işe yarar? •Bu sebeple yoğunluk belirtilirken sıcaklığın da verilmesi gerekir.
•Bir çözeltinin yoğunluğu sıcaklıkla değişmekle birlikte çözeltide çözünen madde konsantrasyonuyla da değişir. •Yoğunlukla basınç arasında doğrusal bir ilişki vardır. Basınç arttığında yoğunluk artar.
ÖZGÜL AĞIRLIK
Özgül Ağırlık(Specific Gravity) •Bir maddenin yoğunluğunun aynı sıcaklıktaki referans bir maddenin yoğunluğuna oranıdır. •Bu nedenle Özgül ağırlık boyutsuzdur. •Referans madde olarak sıvı ve katılar için su kullanılır. •Gazların Özgül ağırlığı için referans madde olarak hava kullanılır.(Mutlaka sıcaklık belirtilmelidir). d=[ρ]madde/[ρ]su ;d=[ρ]60 oF/[ρ]60oF d=[ρ]madde/[ρ]hava; d=[ρ]60oF/[ρ]60oF
Özgül Ağırlık 3 g / cm madde ÖA = 3 g / cm su 3 lbm / f gaz ÖA = 3 lbm / ft su 34
Bunun anlamı nedir? 0 20 ÖA = 0.6 0 4 Maddenin 20 C’de ölçülen yoğunluğu, suyun 4 C’deki yoğunluğunun % 60 ‘ı kadardır. 0 40 C ÖA = 0 40 C 35
Katılarda… • Gerçek yoğunluk – • Yığın (bulk)yoğunluğu Özgül hacim V 1 v= = hacim/ birim kütle (cm3/g) m ρ 36
Özgül Ağırlık Ölçüm Cihazları Özgül ağırlık ölçümünde iki tip cihazdan faydalanılır. 1.Arşimet’in sıvıların kaldırma kuvveti yasasından faydalanarak tasarlanmış olan Hidrometreler 2.Maddenin kütle ve hacmini doğrudan ölçmeye yarayan piknometreler.
Hidrometre Hidrometreler iki ucu kapatılmış içi civa ile doldurulmış ve üzeri ölçeklendirilmiş cam tüplerdir. Bir kaba doldurulan ölçüm yapılacak sıvının içine hidrometre daldırılır. Sıvının kaldırma kuvvetiyle hidrometre sıvı içinde yüzer. Sıvı yüzeyinde okunan skaladan sıvının özgül ağırlığı hesaplanır. Sıvının sıcaklığı bilinmelidir.
Hidrometre Özgül ağırlık ölçümü hidrometre 39
Piknometre Piknometre ağırlığı ve hacmi(1-100ml) tam olarak bilinen kaplardır. Genellikle camdan yapılmışlardır. Sıvı doldurulmadan önce tartılır. Hacim seviyesini gösteren çizgiye kadar sıvı doldurulduktan sonra tekrar tartılır. Fark sıvı ağırlığını verir. Çizginin kaç ml’ yi gösterdiği bilindiğinden sıvı sıcaklığı da ölçülebildiğinden özgül ağırlık hesaplanabilir.
PİKNOMETRE Özgül ağırlık ölçümü
Özgül Ağırlık Skalaları Baume (Bome) Skalası: Antoine Baume 1768’ de sudan ağır sıvılar ve sudan hafif sıvılar için olmak üzere iki keyfi hidrometre skalası önermiştir. Bome derecesi olarak isimlendirilirler ve lineerdirler. Sudan daha hafif sıvılar için Baume skalası; o Be= 140 - 130 d[60oF/60oF] Sudan daha ağır sıvılar için, o Be= 145- 145 d[60oF/60oF]
Özgül Ağırlık Skalaları API Skalası: Amerikan Petrol Institüsü petrol ürünleri için kullanılmak üzere özel bir skala geliştirmişlerdir. API skalası; o API= 141,5 -131,5 d[60oF/60oF]
Özgül Ağırlık Skalaları Twaddell Skalası: İngilterede kullanılan bir skaladır yoğunluğu 1 den büyük sıvılar için geçerlidir. Twaddell skalası; o Tw= 200{d[60oF/60oF] -1}
İܰİշ
Vizkozite Bir akışkanın verilen bir sıcaklıkta akışa karşı gösterdiği dirençtir. Birimi, μ= g/cm.s=1poise dir. 1Poise(P)=100cPoise(cp) 1poise=0.0672 lbm/ft.s Bu vizkozite dinamik vizkozite olarak adlandırılır. Birimi SI’ da kg/m.s’ dir. Kinematik Vizkozite= Dinamik vizkozitenin yoğunluğa oranıdır. ν= μ/ρ Birimi SI da m2/s’ dir.
YÜZEY GERİLİMİ
Yüzey Gerilimi •Sıvı molekülleri birbirlerini çekerler. Merkezdeki sıvılar tüm yönlere doğru eşit çekilirken yüzeydeki moleküller sadece merkeze doğru çekilirler. •Yüzeydeki moleküllere uygulanan bu net kuvvet nedeniyle yüzeyde bir gerilim oluşur. •Buna yüzey gerilimi denir ve birim yüzey alandaki yüzey enerjisi olarak tanımlanır. σ= Yüzey enerjisi /alan [N.m/m2]=N/m •Böylece herbir sıvı molekülü merkeze doğru daha çok çekileceğinden merkezi bölgede maksimum molekül sayısı olacak şekilde yapılanacaktır. •Bu yapılanma sonucunda sıvının küresel şekil alma eğilimi ortaya çıkacaktır. •Sıvının şekli ne olursa olsun yüzey gerilimi kuvvetleri sıvıyı küresel bir şekil almaya doğru çeker. •Birim hacim başına en küçük yüzeyi küre verir. •Yani akışkan daima yüzey alanını minimuma indirme eğilimindedir.
Yüzey gerilimi hem endüstride hem de güncel hayatta sıkça karşılaşılan bir özelliktir. Sıvıların küçük tüplerde veya gözenekli ortamlarda yükselmesi Bir fiskiyeden fışkıran suyun küçük damlacıklar oluşturması Sıvı içinde gaz moleküllerinin kabarcıklar halinde oluşumu Sabun köpüğünün baloncuk oluşturması gibi olaylarda yüzey gerilimi etkindir.
Akış Hızı • Kütle akış hızı – Kütle/zaman – M=kg/s • Hacimsel (volumetrik) akış hızı – Hacim/zaman • – Q=m3/s m m ρ= = • V V 50
Kütle ve Mol Kesri (Fraksiyonu) • Kütle kesri (fraksiyonu) A' nin kütlesi xA = toplam kütle • Mol kesri (fraksiyonu) A' nin mol sayisi yA = toplam mol sayisi 51
Konsantrasyon (concentration) • Kütle konsantrasyonu (Mass conc.) – Kütle/hacim • Molar konsantrasyon – Mol/karışımın birim hacmi • Molarite – 1 litre çözeltide çözünen maddenin mol cinsinden molar konsantrasyonu • mg/l=ppm 52
Örnek • 10 pound benzen (ÖA = 0.879) ve 20 pound toluen ÖA = 0.866) karıştırılıyor. Elde edilen karışımın aşağıdaki özelliklerini hesaplayınız.(Karışımın hacminin bileşenlerin ayrı ayrı hacimlerinin toplamına eşit olduğunu kabulediniz. a) benzen ve toluenin kütle kesri (fraksiyonu) b) benzen ve toluenin Mol kesri c) toluen ve benzenin kütle oranı (kgT/kgB) d) hacmi e) yoğunluk ve özgül hacmi f) toluenin konsantrasyonunu (Ibmoles/ft3) g) toluenin Molaritesini h) 10 ml karışımdaki toluen kütlesini i) 5 Ibmol B/dakika’lık bir molar akış hızına sahip bir karışımın hacimsel akış hızını 53

More Related Content

Proses değişkenleri1

  • 1. PROSES DE ĞİŞ KENLER İ
  • 2. PROSES DE ĞİŞ KENLER İ • Sıcaklık • Basınç • Yoğunluk • Özgül Ağırlık • Vizkozite • Yüzey Gerilimi
  • 3. SICAKLIK • Sıcaklık termodinamik bir özelliktir. Fiziksel olarak ölçülebilir. • Isı ise bir enerji şeklidir, doğrudan ölçülmesi söz konusu değildir. • Bir maddeye ısı verildiğinde sıcaklığı yükselir. • Sıcaklığın yükselmesine moleküllerin iç enerjileri ve titreşimlerindeki artış neden olur.
  • 4. Fahrenheit •Fahrenheit 1714 yılında Fahrenheit sıcaklık ölçeğini geliştirmiştir. •Suyun donma noktası (32 °F) ve •Suyun kaynama noktasını (212 °F) referans noktaları olarak almıştır. Bu iki sıcaklık aralığını ise 180 eşit parçaya bölmüştür.
  • 5. Temperature Scale vs Temperature Interval 212oF 32oF ∆T = 212oF - 32oF=180 oF Scale Interval 5
  • 6. Celsius • Celcius buzun erime noktası (0 °C) ve suyun kaynama noktasını referans olarak almıştır(100 °C). • Celsius ölçeğine göre, suyun üçlü noktası (aynı anda katı, sıvı ve gaz halinde bulunabildiği sıcaklık: triple point) 0,01 °C (veya 273,16 K) olarak tanımlanır. • (Bu tanımla, daha önce referans alınan suyun donma noktası 273,15 K'dir • Ancak üçlü noktanın ölçümü çok daha kesin bir şekilde yapılabilmektedir).
  • 7. Kelvin • K harfi ile gösterilen ve birim aralığı (Celsius) derecesiyle aynı olan, ancak sıfır noktası olarak mutlak sıfırı(–273.15 °C) alan sıcaklık ölçüsü birimidir. • İsmini, termodinamikteki mutlak sıfır kavramını ilk kez gazlardan tüm maddelere uygulayan İskoç asıllı bilimadamı Lord Kelvin'den (1824-1907) alır. • Suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığının (mutlak sıfırla olan farkının) 273.16'da biri olarak tanımlanmıştır. • Santigrat derecesi sıfır noktasını suyun donma noktası olarak aldığından, 0 °C 273.15 K'e eşit olur. • Benzeri şekilde Santigrat derece olarak ifade edilen herhangi bir sıcaklığı kelvine çevirmek için söz konusu değere 273.15 eklenir. 7
  • 8. Sıcaklık Çevrimleri [°R] = [°F] + 459.67 [°K] = [°C] + 273.15 [°C] = [ °F] − 32 1.8 [°F] = 1.8 [°C] + 32 [°R] = 1.8 [°K] [°R] =1.8 [°K] 8
  • 10. BASINÇ Basınç birim alana uygulanan kuvvettir. Hidrostatik basınç sıvı veya gazın ağırlığından dolayı meydana gelir. Tabanda birim yüzeye düşen sıvı kütlesinin ağırlığıdır. Basıncın birimi N/m2’dir. P=F/A veya P=mg/A=Vρg/A=hAρg/A=ρgh 1 Pa = 1 N/m2 1atm=760mmHg= 1.01325 105 Pa 1mmHg= 1 Torr 1 bar = 105 Pa = 0.1 Mpa 1 atm = 101325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bar 10
  • 11. BASINÇ Bir noktadaki gerçek basınç, mutlak basınç diye adlandırılır ve mutlak boşluğa veya mutlak sıfır basınca göre ölçülür. Fakat basınç ölçen cihazların çoğu yerel atmosfer basıncında sıfır okunacak şekilde ayarlanmışlardır. Bu nedenle gösterdikleri basınç, MUTLAK BASINÇLA YEREL ATMOSFER basıncı arasındaki farktır. Bu fark Gösterge Basıncı diye adlandırılır. Atmosfer basıncı altındaki basınçlar vakum basıncı olarak bilinir. Mutlak, Gösterge ve Vakum basınçlarının tümü + değerlidir.
  • 12. Pgösterge=P mutlak - P atm (Pm>Patm) Pvakum= P atm - P mutlak (Patm>Pm)
  • 13. GAZ KANUNLARI Boyle kanunu, mükemmel bir gazın sıcaklık ve mol sayısı n sabit kalmak suretiyle, mutlak basıncı P ve hacmi V birbirlerine ters orantılı olduğunu ifade eder. Yani; Sabit kütle ve sıcaklıktaki bir gaz için P.V çarpımı daima sabittir P1 P2 P1 V2 = = k1 V1 V2 P2 V1 T = sbt n = sbt 13
  • 14. Charles kanunu, basınç P ve mol sayısı n sabit kalmak şartıyla, hacim V ve mutlak sıcaklık T birbirleriyle doğru orantılı olduğunu açıklar. V2 T2 T1 T2 = = k2 V2 V1 T1 V1 P = sbt n = sbt 14
  • 15. Gay-Lussac kanunu, Sabit kütle ve hacimdeki bir gazın basıncı, sıcaklıkla doğru orantılı olarak artar. Bu durumda P/T oranı daima sabittir. P2 T2 T2 = = k3 T1 P1 T1 P1 P2 V = sbt n = sbt 15
  • 16. Mol orantı kanunu, basınç ve sıcaklık sabit olmak şartıyla, hacim V ve mol sayısı n birbirleriyle doğru orantılı olduğunu açıklar. V2 n 2 n1 n2 = = k4 V2 V1 n1 V1 T = sbt P = sbt 16
  • 17. Manometre • Küçük ve orta büyüklükteki basınç farklarını ölçen cihazlardır. • Manometre içinde civa, su, alkol veya yağ gibi bir sıvı bulunan U şeklinde cam veya plastik tüptür.
  • 18. Manometre Patm Açık hava basıncı Balon h Civa veya su Yukarıdaki h değeri kullanılarak ve açık hava basıncı dikkate alınarak gerçek basınç bulunur.
  • 19. Patm Açık Balon içindeki basınç; hava basıncı A.P=A.Patm+W P h W=mg=Vρg=ρAhg P = Patm + ρgh ∆P=P-Patm= ρgh
  • 20. Atmosferik Basıncın Ölçülmesi Atmosferin mutlak basıncı (hava basıncı) barometre ile ölçülür. Islak ve kuru barometreler vardır. İçindeki havası tamamen boşaltılmış bir boru, sıvının içerisine daldırıldığında, sıvı boru içinde atmosfer basıncına denk bir basınçla yükselir.
  • 21. Bu durumda P0=PB dir. PB zaten atmosfer mutlak basıncını ifade eder. P0 ise P0= ρgh(yükselen sıvı ağırlığı) eşitliği ile kolayca hesaplanabilir. Basit bir Barometre
  • 22. a) Açık uçlu manometreler: P0 P0 G AZ G AZ Pg h Pg h Hg Hg P g > P0 P0>P g
  • 23. 3.Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır. I. B a ro m e tre II. B a r o m e tre Boş Boş M I HCl NH3 15 G azı G azı 45 m m Hg m m Hg V 1 V2 V1 = V2 t = S a b it Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(k) Tepkimesi oluyor. Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I. ve II. manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur?
  • 24. Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır. Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir. Başlangıç : 15 mmHg 45 mmHg HCl(g) + NH3(g) ® NH4Cl(k) Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg Artan : 0 30 mmHg – Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir. Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur. Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur.
  • 25. Diferensiyel Manometre 1 noktasında basınç: P1 = PA+ρgh1 2 noktasında basınç: P2 = PB+ρg(h2-R)+ρigR
  • 26. A ve B noktaları arasında basınç farkları PA-PB = R(ρi- ρ)g- ρg(zA-zB) A ve B noktaları yatay boru üzerinde ise PA-PB = R(ρi- ρ)g olur
  • 30. Yoğunluk •Birim hacimdeki maddenin kütlesidir. ρ=[kg/m3 ] boyutunda olan bir özelliktir. •Maddelerin hacmi sıcaklıkla değiştiğinden yoğunluk sıcaklıkla değişir. •Sıcaklık arttıkça yoğunluk azalır( Suyun yoğunluğu istisnai olarak 0 dan+4 oC ye kadar artar. +4 oC den sonra sıcaklıkla azalır.(neden?) •Bu özellik ne işe yarar? •Bu sebeple yoğunluk belirtilirken sıcaklığın da verilmesi gerekir.
  • 31. •Bir çözeltinin yoğunluğu sıcaklıkla değişmekle birlikte çözeltide çözünen madde konsantrasyonuyla da değişir. •Yoğunlukla basınç arasında doğrusal bir ilişki vardır. Basınç arttığında yoğunluk artar.
  • 33. Özgül Ağırlık(Specific Gravity) •Bir maddenin yoğunluğunun aynı sıcaklıktaki referans bir maddenin yoğunluğuna oranıdır. •Bu nedenle Özgül ağırlık boyutsuzdur. •Referans madde olarak sıvı ve katılar için su kullanılır. •Gazların Özgül ağırlığı için referans madde olarak hava kullanılır.(Mutlaka sıcaklık belirtilmelidir). d=[ρ]madde/[ρ]su ;d=[ρ]60 oF/[ρ]60oF d=[ρ]madde/[ρ]hava; d=[ρ]60oF/[ρ]60oF
  • 34. Özgül Ağırlık 3 g / cm madde ÖA = 3 g / cm su 3 lbm / f gaz ÖA = 3 lbm / ft su 34
  • 35. Bunun anlamı nedir? 0 20 ÖA = 0.6 0 4 Maddenin 20 C’de ölçülen yoğunluğu, suyun 4 C’deki yoğunluğunun % 60 ‘ı kadardır. 0 40 C ÖA = 0 40 C 35
  • 36. Katılarda… • Gerçek yoğunluk – • Yığın (bulk)yoğunluğu Özgül hacim V 1 v= = hacim/ birim kütle (cm3/g) m ρ 36
  • 37. Özgül Ağırlık Ölçüm Cihazları Özgül ağırlık ölçümünde iki tip cihazdan faydalanılır. 1.Arşimet’in sıvıların kaldırma kuvveti yasasından faydalanarak tasarlanmış olan Hidrometreler 2.Maddenin kütle ve hacmini doğrudan ölçmeye yarayan piknometreler.
  • 38. Hidrometre Hidrometreler iki ucu kapatılmış içi civa ile doldurulmış ve üzeri ölçeklendirilmiş cam tüplerdir. Bir kaba doldurulan ölçüm yapılacak sıvının içine hidrometre daldırılır. Sıvının kaldırma kuvvetiyle hidrometre sıvı içinde yüzer. Sıvı yüzeyinde okunan skaladan sıvının özgül ağırlığı hesaplanır. Sıvının sıcaklığı bilinmelidir.
  • 39. Hidrometre Özgül ağırlık ölçümü hidrometre 39
  • 40. Piknometre Piknometre ağırlığı ve hacmi(1-100ml) tam olarak bilinen kaplardır. Genellikle camdan yapılmışlardır. Sıvı doldurulmadan önce tartılır. Hacim seviyesini gösteren çizgiye kadar sıvı doldurulduktan sonra tekrar tartılır. Fark sıvı ağırlığını verir. Çizginin kaç ml’ yi gösterdiği bilindiğinden sıvı sıcaklığı da ölçülebildiğinden özgül ağırlık hesaplanabilir.
  • 42. Özgül Ağırlık Skalaları Baume (Bome) Skalası: Antoine Baume 1768’ de sudan ağır sıvılar ve sudan hafif sıvılar için olmak üzere iki keyfi hidrometre skalası önermiştir. Bome derecesi olarak isimlendirilirler ve lineerdirler. Sudan daha hafif sıvılar için Baume skalası; o Be= 140 - 130 d[60oF/60oF] Sudan daha ağır sıvılar için, o Be= 145- 145 d[60oF/60oF]
  • 43. Özgül Ağırlık Skalaları API Skalası: Amerikan Petrol Institüsü petrol ürünleri için kullanılmak üzere özel bir skala geliştirmişlerdir. API skalası; o API= 141,5 -131,5 d[60oF/60oF]
  • 44. Özgül Ağırlık Skalaları Twaddell Skalası: İngilterede kullanılan bir skaladır yoğunluğu 1 den büyük sıvılar için geçerlidir. Twaddell skalası; o Tw= 200{d[60oF/60oF] -1}
  • 46. Vizkozite Bir akışkanın verilen bir sıcaklıkta akışa karşı gösterdiği dirençtir. Birimi, μ= g/cm.s=1poise dir. 1Poise(P)=100cPoise(cp) 1poise=0.0672 lbm/ft.s Bu vizkozite dinamik vizkozite olarak adlandırılır. Birimi SI’ da kg/m.s’ dir. Kinematik Vizkozite= Dinamik vizkozitenin yoğunluğa oranıdır. ν= μ/ρ Birimi SI da m2/s’ dir.
  • 48. Yüzey Gerilimi •Sıvı molekülleri birbirlerini çekerler. Merkezdeki sıvılar tüm yönlere doğru eşit çekilirken yüzeydeki moleküller sadece merkeze doğru çekilirler. •Yüzeydeki moleküllere uygulanan bu net kuvvet nedeniyle yüzeyde bir gerilim oluşur. •Buna yüzey gerilimi denir ve birim yüzey alandaki yüzey enerjisi olarak tanımlanır. σ= Yüzey enerjisi /alan [N.m/m2]=N/m •Böylece herbir sıvı molekülü merkeze doğru daha çok çekileceğinden merkezi bölgede maksimum molekül sayısı olacak şekilde yapılanacaktır. •Bu yapılanma sonucunda sıvının küresel şekil alma eğilimi ortaya çıkacaktır. •Sıvının şekli ne olursa olsun yüzey gerilimi kuvvetleri sıvıyı küresel bir şekil almaya doğru çeker. •Birim hacim başına en küçük yüzeyi küre verir. •Yani akışkan daima yüzey alanını minimuma indirme eğilimindedir.
  • 49. Yüzey gerilimi hem endüstride hem de güncel hayatta sıkça karşılaşılan bir özelliktir. Sıvıların küçük tüplerde veya gözenekli ortamlarda yükselmesi Bir fiskiyeden fışkıran suyun küçük damlacıklar oluşturması Sıvı içinde gaz moleküllerinin kabarcıklar halinde oluşumu Sabun köpüğünün baloncuk oluşturması gibi olaylarda yüzey gerilimi etkindir.
  • 50. Akış Hızı • Kütle akış hızı – Kütle/zaman – M=kg/s • Hacimsel (volumetrik) akış hızı – Hacim/zaman • – Q=m3/s m m ρ= = • V V 50
  • 51. Kütle ve Mol Kesri (Fraksiyonu) • Kütle kesri (fraksiyonu) A' nin kütlesi xA = toplam kütle • Mol kesri (fraksiyonu) A' nin mol sayisi yA = toplam mol sayisi 51
  • 52. Konsantrasyon (concentration) • Kütle konsantrasyonu (Mass conc.) – Kütle/hacim • Molar konsantrasyon – Mol/karışımın birim hacmi • Molarite – 1 litre çözeltide çözünen maddenin mol cinsinden molar konsantrasyonu • mg/l=ppm 52
  • 53. Örnek • 10 pound benzen (ÖA = 0.879) ve 20 pound toluen ÖA = 0.866) karıştırılıyor. Elde edilen karışımın aşağıdaki özelliklerini hesaplayınız.(Karışımın hacminin bileşenlerin ayrı ayrı hacimlerinin toplamına eşit olduğunu kabulediniz. a) benzen ve toluenin kütle kesri (fraksiyonu) b) benzen ve toluenin Mol kesri c) toluen ve benzenin kütle oranı (kgT/kgB) d) hacmi e) yoğunluk ve özgül hacmi f) toluenin konsantrasyonunu (Ibmoles/ft3) g) toluenin Molaritesini h) 10 ml karışımdaki toluen kütlesini i) 5 Ibmol B/dakika’lık bir molar akış hızına sahip bir karışımın hacimsel akış hızını 53