เครื่องคิดเลข EOS

หมวดหมู่: ฟิสิกส์
- กรกฎาคม 13, 2568
| |

คำนวณคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของก๊าซและของเหลวโดยใช้สมการสถานะ (EOS) ที่หลากหลาย เครื่องคิดเลขนี้ช่วยวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ และนักศึกษาในการกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และอนุพันธ์คุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกอื่นๆ

การเลือกสมการ

คุณสมบัติของของเหลว

ตัวแปรสถานะ

kPa
L
ปริมาตรโมล (ปริมาตรต่อโมล)
K
mol

การตั้งค่าขั้นสูง

J/(mol·K)
จะปรับตามหน่วยที่เลือก

ความเข้าใจในสมการสถานะ

สมการสถานะ (EOS) อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และปริมาณของของเหลว เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกในวิศวกรรมเคมี ฟิสิกส์ และสาขาที่เกี่ยวข้อง

สมการสถานะทั่วไป

กฎก๊าซอุดมคติ: PV = nRT

วานเดอร์วาลส์: (P + a(n/V)²)(V - nb) = nRT

เรดลิช-ควอง: P = (RT/(V-b)) - (a/(T^(1/2)V(V+b)))

เพง-โรบินสัน: P = (RT/(V-b)) - (a·α(T)/(V²+2bV-b²))

โซเว-เรดลิช-ควอง: P = (RT/(V-b)) - (a·α(T)/(V(V+b)))

สมการสถานะแต่ละตัวมีการใช้งานเฉพาะขึ้นอยู่กับความดัน อุณหภูมิ และประเภทของของเหลว

ปัจจัยการบีบอัด (Z)

ปัจจัยการบีบอัด Z = PV/nRT วัดการเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมของก๊าซอุดมคติ สำหรับก๊าซอุดมคติ Z = 1 ของเหลวจริงมักมี Z ≠ 1 โดยเฉพาะที่ความดันสูงหรือใกล้จุดวิกฤต

คุณสมบัติวิกฤต

จุดวิกฤตแสดงถึงสภาวะที่เฟสของเหลวและก๊าซไม่สามารถแยกแยะได้ คุณสมบัติวิกฤต (Tc, Pc) เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในสมการสถานส่วนใหญ่และแตกต่างกันไปตามสาร

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: เครื่องคิดเลขนี้ให้การประมาณการตามสมการทางเทอร์โมไดนามิกที่มีอยู่ ผลลัพธ์อาจแตกต่างจากข้อมูลเชิงทดลอง โดยเฉพาะใกล้สภาวะวิกฤตหรือที่ความดันสูงสุด สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ควรตรวจสอบด้วยการวัดในห้องปฏิบัติการหรือเครื่องมือการจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้น

เครื่องคำนวณสมการสถานะ (EOS) คืออะไร?

เครื่องคำนวณ EOS เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการคำนวณคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของก๊าซและของเหลวตามแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับซึ่งเรียกว่าสมการสถานะ มันช่วยให้ผู้ใช้สามารถกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และจำนวนโมลของสารสนเทศ ซึ่งสนับสนุนการวิเคราะห์ในด้านวิศวกรรม ฟิสิกส์ และการประมวลผลเคมี

ด้วยการสนับสนุนสำหรับแบบจำลองก๊าซจริงหลายแบบ เช่น Van der Waals, Peng-Robinson และกฎของก๊าซอุดมคติ เครื่องคำนวณนี้จึงเกินกว่าการประมาณการง่าย ๆ มันช่วยในการคาดการณ์พฤติกรรมของก๊าซภายใต้สภาวะต่าง ๆ โดยเฉพาะในกรณีที่สมมติฐานอุดมคติไม่สามารถใช้ได้

กฎของก๊าซอุดมคติ: PV = nRT

Van der Waals: (P + a(n/V)²)(V - nb) = nRT

Redlich-Kwong: P = (RT/(V - b)) - (a/(T0.5V(V + b)))

Peng-Robinson: P = (RT/(V - b)) - (a·α(T)/(V² + 2bV - b²))

Soave-Redlich-Kwong: P = (RT/(V - b)) - (a·α(T)/(V(V + b)))

คุณสมบัติหลัก

  • เลือกจากสมการสถานะหลายแบบเพื่อการจำลองที่แม่นยำ
  • เลือกจากของเหลวทั่วไปหรือป้อนคุณสมบัติวิกฤตที่กำหนดเอง
  • คำนวณความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ หรือคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกทั้งหมด
  • สนับสนุนการแปลงหน่วยในระบบ SI, bar, วิศวกรรม และอังกฤษ
  • แสดงปัจจัยการบีบอัด (Z) และการเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมของก๊าซอุดมคติ
  • การอนุพันธ์สมการแบบทีละขั้นตอนเพื่อความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

วิธีการใช้เครื่องคำนวณ EOS

  1. เลือกสมการสถานะ: เลือกจากตัวเลือกเช่น ก๊าซอุดมคติ, Van der Waals หรือ Peng-Robinson
  2. เลือกโหมดการคำนวณ: ตัดสินใจว่าคุณต้องการคำนวณความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ หรือคุณสมบัติ
  3. เลือกของเหลว: เลือกของเหลว (เช่น มีเทน, ออกซิเจน) หรือป้อนค่าที่กำหนดเอง
  4. ป้อนตัวแปรสถานะ: ป้อนค่าที่ทราบเช่น ความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และจำนวนโมล
  5. ปรับการตั้งค่าขั้นสูง: เปิดการแสดงอนุพันธ์หรือปรับค่าคงที่ของก๊าซหากจำเป็น
  6. คลิก "คำนวณ": ดูผลลัพธ์รวมถึงผลลัพธ์หลัก คุณสมบัติรอง ปัจจัย Z และการเบี่ยงเบน

ทำไมเครื่องคำนวณนี้จึงมีประโยชน์

ไม่ว่าคุณจะทำงานเกี่ยวกับการจำลองท่อก๊าซ ออกแบบปฏิกิริยาเคมี หรือเพียงแค่เรียนรู้เกี่ยวกับกฎของก๊าซ เครื่องมือนี้ช่วยให้การคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกที่ซับซ้อนง่ายขึ้น มันทำหน้าที่เป็นเครื่องคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตร เครื่องประเมินโมลและพฤติกรรมของก๊าซ และยังมีการตรวจสอบปัจจัยการบีบอัด

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมืออื่น ๆ เช่น เครื่องคำนวณงาน สำหรับการประเมินเวลางานหรือ เครื่องคำนวณการลดแรงดัน สำหรับการวางแผนไฟฟ้า เครื่องคำนวณ EOS นี้เชี่ยวชาญในคุณสมบัติของของเหลวทางเทอร์โมไดนามิก โดยเฉพาะเมื่อผลกระทบของก๊าซจริงต้องได้รับการพิจารณา คล้ายกับที่ เครื่องคำนวณดัชนีความร้อน ช่วยประเมินอุณหภูมิที่รับรู้เนื่องจากความชื้นและระดับความร้อน

คำถามที่พบบ่อย

สมการสถานะ (EOS) คืออะไร?

EOS เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และปริมาณของก๊าซ มันช่วยในการคาดการณ์พฤติกรรมของของเหลวภายใต้สภาวะต่าง ๆ

เมื่อใดที่ฉันควรใช้สมการก๊าซจริงแทนกฎของก๊าซอุดมคติ?

หากเงื่อนไขของคุณเกี่ยวข้องกับความดันสูง อุณหภูมิต่ำ หรือของเหลวอยู่ใกล้จุดวิกฤต โมเดลก๊าซจริงเช่น Peng-Robinson หรือ Redlich-Kwong จะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากขึ้น

ปัจจัยการบีบอัด Z แสดงถึงอะไร?

Z แสดงให้เห็นว่าก๊าซจริงเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมอุดมคติมากเพียงใด Z = 1 หมายถึงพฤติกรรมของก๊าซอุดมคติ ค่าที่สูงกว่าหรือต่ำกว่า 1 แสดงถึงแรงโมเลกุลที่ผลักดันหรือดึงดูด

ฉันสามารถใช้เครื่องคำนวณนี้สำหรับของเหลวได้หรือไม่?

เครื่องมือนี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับก๊าซและของเหลวซุปเปอร์คริติคอล แม้ว่าสมการบางอย่างจะสนับสนุนเฟสที่หนาแน่น แต่ผลลัพธ์สำหรับของเหลวอาจมีความแม่นยำน้อยกว่า

นี่มีประโยชน์สำหรับการศึกษาไหม?

ใช่ การอนุพันธ์แบบทีละขั้นตอนและผลลัพธ์ที่มีพลศาสตร์ทำให้มันเหมาะสำหรับการเรียนรู้และเข้าใจกฎของก๊าซและพฤติกรรมของก๊าซจริง

บทสรุป

เครื่องคำนวณ EOS เป็นแหล่งข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับนักเรียน วิศวกร และผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานกับก๊าซ มันช่วยให้การวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกเป็นไปอย่างราบรื่นโดยเสนอแบบจำลองหลายแบบและผลลัพธ์ที่แม่นยำ ไม่ว่าคุณจะคำนวณความดันของก๊าซหรือประเมินปัจจัยการบีบอัด เครื่องมือนี้ช่วยให้คุณตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลในด้านพลศาสตร์ของก๊าซและของเหลว