Videonun mp4 versiyonunu indirmek için tıklayınız...
Takip eden içerik özel bir lisans altında sağlanmaktadır.Sizin desteğiniz MIT’nin yüksek kalitede eğitim malzemesi sağlamaya devam etmesini sağlayacaktır. Bir bağışta bulunmak veya MIT’nin yüzlerce açık kurs materyalini görmek için http://ocw.mit.edu sitesini ziyaret ediniz
21.DERS
0.21 bu arada iki fazlı dengeleri incelemeye başladık … şimdi karışımlara bakacağız .. burada birden fazla bileşen ve birden fazla faz mevcut.. mesela buna benzeyen sistemleri incelediniz .. diyelim ki her ikisi de gaz fazında iki bileşenimiz var..sıvıda da iki bileşen var tabi…burada faz dengelerinin nasıl olduğunu bulmak daha önce yaptığınız ve sadece tek bir bileşen için basınç , sıcaklık ve faz diyagramını bulduğunuz durumdan biraz daha karmaşık ..şimdi her fazdaki her bileşenin bileşimi, toplam ve kısmi basınçlarla ve sıcaklıkla ilgilenmek zorundayız .. kısaca her iki fazdaki her şeyi bulmak zorundayız ..bunu yapmak için çok sayıda sebebimiz var çünkü kimyanın büyük bir kısmı sıvı veya gaz karışımlarda cereyan eder ve bunlar belli bir noktada denge halinde bulunurlar .. çok sayıda işlemde örneğin damıtmada bu karışımların özelliklerinden büyük oranda faydalanır .. bunlardan biri uçucu olan bileşence daha zengin olur ki damıtmada bu temele dayanır .. örneğin su ile etanolü karıştırırsanız her birinde belli bir miktar içeren bir sıvı elde edersiniz .. bu durumda gaz fazı bunlarda daha uçucu olan yani ethanolce zengin olur ve bu damıtmanın temelidir .. dolayısıyla damıtma yaparken bileşenler gaz fazına geçerken etanol daha fazla geçer .. ve bu gazı bir yerde toplar ve yoğunlaştırırsak yeni bir sıvı elde ederiz ki bu ilk sıvıdan çok daha fazla etanol içerir ..daha sonra bu karışımın bir kısmını gaz fazına geçirir ve oluşan karışımı yoğunlaştırırsak oluşan yeni sıvı etanolce bir öncekinden daha zengin olur .. bunu toplayıp işlemi tekrarlayabiliriz … burada iki bileşenli sıvı gaz sistemlerinin bileşenlerin uçuculuklarının farklı olması saflaştırma işlemlerinde çok önemli.. tabi gaz ve sıvı fazlardaki kimyasal dengeleri hesaplamak isterseniz ..ki kimyasal dengeleri gördünüz .. bu oluşacak reaksiyon miktarına bağlıdır ..dolayısıyla reaksiyonun olma şartlarını arıyorsak fazlardan biri tepkenlerden biri veya diğeri açısından zengin olup reaksiyonu bir yöne veya aksi yöne doğru sürebilir ..
3.14 pekala burada bir toplam sıcaklık ve basınç var ..tabi bileşenleri de göstermeliyiz gaz fazında ki mol kesirleri yA ve yB.. sıvı fazdaki mol kesirleri ise xA ve xB..dolayısıyla sistemimiz bu .. geçen hafta bulduğunuz şeylerde bir tanesi toplam değişken sayısı idi .. sıcaklık, basınç, her fazdaki mol kesirleri.. ayrıca sınırlamalarda vardı .. her fazdaki A bileşeninin kimyasal potansiyeli eşit olmalı idi.. aynı şey B bileşeni için de geçerli idi ..bu iki sınırlama bağımsız değişken sayısını azaltıyordu ..dolayısıyla bu durumda dört tane yerine iki tane bağımsız değişkenimiz var ..bunları kontrol ederseniz her şey çorap söküğü gibi gelir .. yani demek istediğimiz eğer sıcaklık ve toplam basıncı sabit tutarsanız geri kalan her şeyi belirleyebilmeniz gerekir ..daha fazla serbest değişken yok ..daha sonra son derece basit olan ideal sıvı karışımları gördünüz ki bunlar Raoult yasasına uyuyorlardı ..
4.58 bu yasaya göre A’nın kısmi basıncı A’nın sıvı fazdaki mol kesri çarpı saf A’nın kısmi basıncı idi ..buradan şuna benzer bir diyagram elde ediyorduk ..bunu xB’ye göre çizersek .. bu B’nin sıvıdaki mol kesri ..sıfır ile bir arasında ..buradan bu tip bir diyagram çıkarmıştık ..bu çizgi toplam basınca karşılık geliyordu ..toplam basınç pA +pB idi ..kısmi basınçlar ise bu çizgiler tarafından verilmekteydi ..bu bizim pA* buda pB* değerlerimiz ..bunlar xB =0 ve =1 iken saf A ve saf B’nin buhar basınçları idi ..buradaki durumda A daha uçucu olan bileşen ..başka bir deyişle A’nın saf sıvısı üzerindeki kısmi basınc B’nın saf sıvısı üzerindeki kısmi basınçdan daha yüksek ..örneğin A etanol B’de su olabilir ..6.26
6.30 Pekala .. daha sonra hem sıvı hem de gaz fazının faz diyagramını aynı diyagramda çizmiştik ..bu sıvı fazdaki mol kesri ..eğer aynı sıcaklık ve toplam basınçta gaz fazındaki mol kesrini de bulmak istiyorsanız.. bunun için p ile örneğin yA arasındaki ilişkiye bakmıştınız ..bulduğumuz sonuç p= pA* pB*/ pA*- (pB*- pA*) yA şeklindeydi .. buradaki önemli nokta burada doğrusal bir değişim varken bu p ile gaz fazındaki mol kesri arasındaki ilişki doğrusal değildi.. tabi bunu grafiğe geçirmemizde bir sakınca yok ..
7.47 dolayısıyla bunu yaparsak şunun gibi bir diyagram elde ediyorduk ..7.55
8.10 burada yatay eksende her iki mol kesri xB ve yB’yi birlikte gösterelim .. bu eksen toplam basınç ekseni ..hala bu doğrusal ilişki geçerli ..ve tabi birde doğrusal olmayan bir değişim var gaz fazındaki mol kesri ile toplam basınç arasında ..pekala bu bölgeleri işaretleyelim ..sıvı fazı … gaz fazı ..tabi burası pA* burası da pB*..tabi ki her iki mol kesri de sıfır ile bir arasında değişiyor ..
9.04 sanırım geçen derste burada bıraktınız ..belki böyle bir şeyi okuyup yorumlamak pek o kadar kolay değil ama bu son derece kullanışlı ..dolayısıyla böyle bir diyagramda ne olduğunu anlayıp takip etmeyi öğrenmemiz gerekli .. işte bugün bu konunun üzerinde duracağız .. bu tip bir karışım ihtiva eden bir kap alarak bu kapta olan olayları inceleyeceğiz..ve bunun diyagramda neye karşılık geldiğine bakacağız ..
09.42 dolayısıyla faz diyagramında belli bir noktadan başlayalım ..9.47
09.58 işe buradaki bir 1 noktasından başlayalım ..dolayısıyla burası saf pek saf değil ama tamamen sıvı faz bölgesi..tabi bir karışım ise saf bir madde değilse .. burası pA* burası da pB*..burası da gaz fazı..10.21
10.26 eğer 1 noktasından başlarsak .. burada bir toplam basınç söz konusu şimdi bunu azaltacağız ..peki önce tamamen sıvı bir karışımla başlayalım gaz olmasın .... basıncı azaltarak sıvının bir kısmının gaz fazına geçmesini sağlayalım ..bunu yapar ve 2 noktasına gelirsek ..birlikte mevcut olma eğrisine erişmiş oluruz..bu durumda sıvı ile gaz beraberce mevcuttur ..
11.09 dolayısıyla bu sıvı faz olduğuna göre bu xB’ye karşılık gelir ..bu hem 1 noktasındaki hem de 2 noktasındaki xB değeridir .. bunu vurgulamakta yarar var ..2 noktası için olan basıncıda işaretleyelim ..eğer bu eğri boyunca gidersek bu noktada gaz fazındaki mol kesrini buluruz ..hatırlarsanız bu eğrilerde bunu göstermekteydi ..bu üsteki eğri sıvı fazdaki mol kesrini alttaki eğride gaz fazındaki mol kesrinin değişimine karşılık gelmekteydi ..dolayısıyla bu eğrileri kullanırsak bu sıvı fazdaki mol kesri xB bu da yB ..gaz fazındaki mol kesri ..bunlar aynı değil çünkü bileşenlerin uçuculukları farklı ..A daha uçucu .. buna göre B’nin sıvı fazdaki mol kesri B’nin gaz fazındaki mol kesrinden daha büyüktür ..çünkü A daha uçucu olan bileşen ..yani A’nın mol kesri bağıl olarak gaz fazında daha yüksek olur ..bunun anlamı B’nin gaz fazındaki mol kesrinin daha düşük olmasıdır ..
12.41 dolayısıyla yB<xB ..A daha uçucuysa tabi ..pekala fiziksel olarak ne olmaktadır ..işe sadece sıvının mevcut olduğu bir noktadan başladık .. buradaki basınç p1 olup sistem tamamen sıvı ..buradaki mol kesri xB(1) ..burada olan yegane şey .. bir kere ortada hiç gaz yok ..burada yaptığımız şey basıncı düşürmek ..dolayısıyla bu kutuya ne olacağını tahmin edebilirsiniz .. sıvı kutu tarafından sıkıştırılmış bir halde .. kutuyu biraz daha genişletiyoruz ama hala gaz yok .. ancak öyle bir noktaya geliyoruz ki sıvının üzerinde hemen hemen hiçbir basınç yok .. kutuyu genişletmeye devam ediyoruz artık belli bir miktar gaz oluşacak ..dolayısıyla 2. Duruma geçiyoruz elimizde daha büyük bir kutu var .. aşağıda sıvı var ..üste de gaz var..buradaki konsantrasyon 2 basıncındaki yB ve buradaki konsantrasyon ise 2 basıncında xB ..tabi burası sıvı burası da gaz ..işte 2 noktasında olduğumuz durum ..
14.48 peki devam edersek ne olur ?.. basıncı biraz daha düşürelim ..bunu buraya kadar düşürebiliriz ama ne olduğunu görmemiz için beraberce mevcut olma eğrisi üzerinde kalmamız gerek ..bu eğriler bize her fazdaki kısmi basınçları gösterir ..hem sıvı hem de gaz fazında .. basıncı biraz daha düşürürsek olacak olan şey eğride biraz daha aşağıya gideriz ..bu ilk değer gaz fazında şu noktaya karşılık geliyordu .. yeni geldiğimiz noktaya 3 diyelim ..bu noktadaki konsantrasyon ise 3 basıncındaki xB değeri olacaktır ..burada da ise 3 basıncında yB değeri var ..
16.01 yaptığımız tek şey bu kutuyu biraz daha genişletmek ..şimdi elimizde daha büyük bir kutu var ..sıvı seviyesi biraz daha düşük çünkü sıvının bir kısmı daha buharlaşmış halde ..burada xB(3) ve burada yB(3) mevcut ..burası gaz fazı ..
16.33 basıncı daha da düşürebiliriz..böyle bir şeyi gerçek hayatta yapamazsınız ama ben bunu tahtada yapacağım ..burayı silip kendime biraz daha yer açayım.. bu gösterimi tamamlayalım ..16.58
17.01 çok güzel ..artık basıncı biraz daha düşürebiliriz ..burada göstermek istediğim şey basıncı düşürmeye devam ettiğimiz zaman öyle bir noktaya geliriz ki burada gaz fazındaki basınç başlangıçta sıvı fazdaki basınca eşit olur ..buraya 4 noktası diyelim …peki bu ne anlama geliyor? ..bunun anlamı artık sıvı fazın tükendiği ..burada olması beklenen şey A daha uçucu bileşen olduğuna göre gaz oluşması için biraz yer açtığımızda daha fazla gaz oluşması .. tabiî ki sıvı da B açısından zenginleşir ..fakat sonunda sıvı biter ..kutu epey büyür .. artık son sıvı da buharlaşmış haldedir ..Peki B’nin gaz fazındaki mol kesri ne olur .. başlangıçtaki sıvıdakimol kesri olmalı değilmi ? ..çünkü mol sayısı değişmemiştir..çünkü bir sıvı fazı alıp tamamını gaz fazına dönüştürürsek mol kesrinin de aynı olması gerekir .. dolayısıyla yB(4) ..burada son damla sıvı var.. xB(1) ‘e eşit olur ..çünkü artık her şey gaz fazındadır ..ancak prensip olarak burada çok çok az bir miktarda xB(4) var ..
19.00 basıncı düşürmeye devam edebiliriz .. kutuyu daha da büyütebiliriz ..bu durumda son sıvı damlası da gider ..burada olan şey artık beraberce mevcut olma çizgisi üzerinde kalamayacağımız…dolayısıyla sıvı gaz beraberce mevcut olma eğrisi artık mevcut değil..elimizde sadece gaz fazı var..basıncı daha da düşürebiliriz .. bu durunda artık tamamen gaz bölgesine geçeriz ..dolayısıyla bu da 5 noktasıdır .. 5 noktasındaki kutu daha da büyüktür ..ve böyle devam edilebilir ..
19.37 bir sorunuz varmı?.. bu diyagramı iyice görüp yorumlamak gerçekten son derece önemlidir .. çünkü bu bize çok şeyler anlatır ..görüldüğü üzere bunu yapmak pek o kadar zor olmayıp sadece biraz pratik gerektirir.. tabi aynı şeyi gaz fazında başlayıp basıncı artırmak suretiyle de yapabiliriz ..belki pek fazla gereği yok ama size bazı şeyleri göstermek istiyorum ..bunu yaptığımızı farz edelim .. işe gaz fazından başlayalım ..20.18 .. burası sıvı faz …… pA* ….. pB*
20.55 şurada bir yerden başlayalım ..dolayısıyla belli bir bileşime sahip bir gaz fazı var ..bu da aynı hikaye ama işe sondan başlayıp sıkıştırmaya başlıyoruz ..basıncı artırıyoruz..bu nokta 1 noktası ve bir müddet sonra 2 noktasına geliyoruz .. tabi bu bizim yB değerimiz ..çünkü tamamen gaz fazıyla başladık ..hiç sıvı yok ..dolayısıyla yB(1) yB(2) ile aynı çünkü basıncı beraberce mevcut olma çizgisine erişecek kadar artırıyoruz ..tabi bunu yatay olarak uzatırsak xB(2)’yi buluruz ..bunun anlamı sistemi biraz sıvı oluşturacak kadar sıkıştırıyoruz ve bu sıvı B açısından zenginleşiyor ..yine etanol su karışımını alırsak ve sistemi sıkıştırırsak oluşan sıvı su açısından zengin olur..çünkü su daha az uçucu bileşen olduğunda daha önce yoğunlaşır ..kısaca oluşan sıvı bileşenler içinde daha az uçucu olanı açısından zenginleşir .. tabi ki devam edip biraz önce gösterdiğimiz işlemin tam tersini yapabiliriz..size göstermek istediğim şey bunun daha az uçucu olan sistemleri saflaştırmakta kullandığımız bir strateji olduğu .. bunu bir kere yaptığınızda elinize bir sıvı geçer .. bu sıvıyı farklı bir kapta toplayabilirsiniz ..dolayısıyla bileşimi xB(3) olan sıvıyı ayrı bir yerde toplayalım …dolayısıyla bunu saflaştırmış oluyoruz .. şimdi bunu topladığımız kabı genişletelim ve tüm sıvı gaz fazına geçsin ..bu durumda basıncı düşürünce yB(3) = xB(2) olur..olayı tekrar tasarımlayalım .... 23.25
23.32 .p(2) burada ..şimdi yeni bir basınca gideceğiz ..
23.40 burası da 4 noktasındaki basınç.. burada dikkat edilmesi gereken husus gaz fazındaki mol kesrinin buradaki ile aynı olması.. buna göre yB(3)= xB(2)..yaptığımız yegane şey kabı büyütmek suretiyle basıncı düşürmek ve her şeyi gaz fazında tutmak..burada sadece gaz var..ancak bileşim sıvıda olduğu gibi.. dolayısıyla buradaki sıvı fazdaki xB mol kesri buradaki gaz fazındaki yB mol kesrine eşit ..tabi ki basınç farklı ..önceki basınçtan daha düşük…harika .. burası 3 noktası olsun basıncı artırarak 4 noktasına gelelim ..tabi burada da iki faz beraberce mevcut..burası sıvı bölgesi burası da gaz ..buradan da 4 noktasındaki xB değerini okumak mümkün ..tabi bu değer B açısından zengin ..aynı işlemi tekrarlayabiliriz bunu alır ..ki tamamen sıvı.. yeni bir kaba koyar …gazı genleştirir basıncı düşürürüz ..sistem tekrar gaz fazına geçer ..herşeyi yeniden tekrarlarız ..burada göstermek istediğimiz şey önce buraya sonra buraya ve daha sonra yukarıya çıkmak sureti ile bu sistemin saflaştırılabileceği..ha tabi ki optimum bir işlem için biraz daha düşünmeniz gerekir çünkü benim dediğimi moto mot yaparsanız her seferinde son derece ufak bir materyal elde edersiniz ..tabi bunun sonunda çok az ama gerçekten çok saf bir madde ayrılır..elinize büyük bir miktar geçmez ..hatırlarsanız basıncı tam beraberce mevcut olma çizgisine tam gelecek şekilde artıyorduk ..dolayısıyla sistem büyük oranda gaz halindeydi çok az bir sıvı oluşuyordu …bunu önlemek ve daha fazla sıvı elde etmek için basıncı biraz daha artırabiliriz ancak bu durumda elde ettiğimiz sıvı B açısından ilk elde ettiğim sıvı kadar zengin olmaz..bu işlemi yinede devam ettirebilir ve daha fazla sayıda yapabiliriz.. bunu nasıl optimize edeceğimizi bulmak için biraz sağgörü gerekir..sonunda bu beraberce mevcut olma çizgisi boyunca hareket ederek ve arka arkaya saflaştırma işlemi yaparak bu noktaya erişilir ..dolayısıyla elde ettiğiniz maddenin saflığı ile miktarı arasında bir denge söz konusudur ..
26.57 bu konu ile ilgili bir sorunuz varmı ?
Bu daha az uçucu olan maddenin saflaştırılmasında son derece kullanışlıdır …
27.15 her fazda madde miktarı nedir ..bu tartışma kapsamında bunu bulmak zorundayız .. böyle bir işlemi optimize etmek için .. aldığınız her basınçta her iki fazın da bileşimini hesap etmek son derece önemlidir..günün sonunda bu hesapları yapabilir ve işte belli arıtım sağladık ve bu kadar madde elde ettik diyebilirsiniz… bunu yapmak epey basit bir iştir ..basit matematiksel türetmeleri yapınca bu diyagramdan elinize her maddeden ne kadar geçeceği rahatlıkla okunabilir..
28.15 burada önemli bir kural var .. buna “kaldıraç kuralı “denir ve bu her bileşenin her fazda ne kadar bulunduğunu gösterir 28.34
28.40 pekala .. şimdi bir örnek alalım.. örneğin bunun gibi..28.46
28.55 bu diyagramı tekrar çizelim ..daha önce kullandığımıza benzer bir diyagram ..29.02
29.07 burada bir yerden başlayalım .. tam ortayı seçtim .. dolayısıyla geniş bir alanım var ..ve basıncı belli bir değere kadar çıkaralım ..29.18
29.25 burada bir yerde .. işte bizim beraberce mevcut olma eğrilerimiz..burası sıvı burası da gaz bölgeleri ..buradan ilgili değerleri okuyabilirim .. dolayısıyla bu sıvı xB bu da gaz yB..şimdi de 2 noktasına çıkarsak …bu xB(2) bu da yB(2) değeri olur ..harika..bunlar pA* ve pB* olmalı..30.09
30.10 şimdi de biraz ilgili terimleri tanımlayalım ..nA ve nB A ve B’nin toplam mol sayılarını.. ngaz ve nsıvı gaz ve sıvının toplam mol sayılarını göstersin.. şimdi bu her iki durum için de hesaplama yapalım ..önce 1 durumuyla başlayalım .. bu daha kolay olanı çünkü ortamda sadece gaz var..dolayısıyla 1 durumu tamamen gaz..notlarda saf gaz diyor ama tabiî ki saf gaz değil iki bileşenin karışımı ..dolayısıyla A’nın mol sayısı A’nın gaz fazındaki mol kesri çarpı toplam gaz mol sayısı ..buraya daha açık olması için 1 koyalım ..sistem tamamen gaz halinde olduğundan gazın mol sayısı toplam gaz mol sayısına eşit olur..dolayısıyla bu ifade yB(1) n toplam olur . burada n toplam = nA +nB olduğunu hatırlayalım..şimdi de 2 durumuna bakalım ..burada biraz daha dikkatli olmam gerek çünkü elimizde sıvı gaz karışımı var ..
32.05 dolayısıyla nA=2 basıncında yA çarpı ve 2 basıncında gazın mol sayısı + 2 basıncında A’nın sıvı fazdaki mol kesri çarpı 2 basıncında sıvının mol sayısı olur ..32.28
32.38 pekala ..tabi iki ifade birbirine eşit olmalı çünkü ikisi de A’nın toplam mol sayısını vermekte ..dolayısıyla bunlar birbirine eşit ..buradan yA(2)ngaz(2) + xA (2)ngaz(2) = yA(1)n toplam olur..ki buda yA(1)[ngaz(2)+nsıvı(2)] olur..burada son derece açık olan ntoplam=nA +nB ifadesini kullandık ..bu ifade aynı zamanda ntoplam =ngaz +nsıvı şeklinde de yazılır..işte burada da bunu kullandım ..şimdi bunu düzenlersek yA(1) - yA(2) ngaz (2)=[ xA(1) + yA(2) ] nl(2) bulunur .. bunu yaptık çünkü .. bir dakika ..burada bir hata var bu yA (1) ngaz (2) olmalı.. hayır hayır bu terimi paranteze alacağız ..bunu yaptık çünkü burada 2 basıncındaki sıvı/gaz oranını bulmak istiyorum ..dolayısıyla gazın sıvıya oranı = ngaz(2)/nsıvı(2) bu da xA(1)-yA(2)/ yA(1) –yA(2) olur ..35.40
35.42 bu diyagramlarda bize aynı şeyi söylüyor ..burada basıncı 1 noktasından 2 noktasına çıkarırsak burada xB(2) ve burada da yB(2) değeri var ..yerimiz şuralarda bir yerde bu ufak miktarla şu ufak miktara bakarsak bu iki kolun oranının sıvı gazın toplam mol sayılarının oranına eşit olduğu görülür..bu çok güzel çünkü artık incelediğimiz probleme geri dönersek ki orada hatırlanacağı gibi basıncı artırmak suretiyle daha az uçucu olan bileşeni saflaştırmaya çalışıyorduk ve basıncı artırarak beraberce mevcut olma çizgisine kadar çıkıyor ve biraz sıvı elde ediyorduk .. ama burada çok az değil belli bir miktar sıvı elde etmekte istiyorduk..tabi sıvı daha az uçucu olan bileşence zengin olur ama miktar yeterli değildir .. dolayısıyla basıncı biraz daha arttırırız..tabi bunu yaptığımızda elde ettiğimiz sıvı B açısından beraberce mevcut olma çizgisine geldiğimizde elde edilen sıvıdan daha fakirdir ..ancak elimiz toplamak için daha fazla miktarda sıvı mevcut olur..işte bu ifade bunu hesaplamamızı mümkün kılar .. yani sonunda ne kadar sıvı elde edeceğimizi bulmamızı sağlar …dolayısıyla bu eşitlik çok kullanışlıdır …
Ayrıca sınırlara kadar giderek sıvıdaki mol kesrini başlangıç hali gaz fazındaki mol kesrine eşit kılarsak bunun anlamı ortamda artık hiç gaz kalmadığıdır ..başka bir deyişle paydadaki bu iki terim birbirine eşittir .. doğru boyunca gidersek .. hatırlarsanız bu gaz fazındaki başladığımız miktardı .. daha sonra basıncı tüm gazın sıvıya dönmesine kadar artırıyoruz ..tabi bunun ne anlama geldiğini biliyoruz .. bunun anlamı gazın tamamen sıvıya dönüştüğüdür dolayısıyla mol kesirleri aynı olur .. bu da bize bunu matematik olarak açıklamaktadır ..örneğin yukarıdaki değerler birbirine eşitse ortamda hiç gaz kalmamış demektir ..38.12 evet… Niye yA sıvı faza karşılık geldi? .....hayır bu gaz fazındaki mol kesridir …ancak siz belli bir miktar sıvı ile başladık .. bu sadece aşağıya düşebilir ..dolayısıyla sistem tamamen gaz haline dönüşür ..yani basınç düşünce sistem tamamen gaz haline geliyor….doğrudur .. başka bir soru varmı ? pekala
38.57 şimdi yapmak istediğim şey biraz daha farklı bir diyagram çizmek …başka bir deyişle basınç ve mol kesrini grafiğe geçirmek yerine sıcaklık ve mol kesri kullanımı …bu grafiği basınç kullanarak çizmiştik söylemedik ama burada hep sıcaklığı sabit tuttuk ..şimdide diğer olasılığı yani daha basit olasılığı göz önüne alalım…gelin basıncı sabit tutalım ve sıcaklığı değiştirelim .. zaten laboratuardan bunun daha kolay olduğunu biliyoruz … ancak ne yazık ki burada matematik çok daha karmaşık hale gelmekte ..hem de çok karmaşık bir hale gelmekte ..mesela burada sıvı için doğrusal bir değişim var ki bu bayağı kullanışlı…Raoult yasası.. …gaz fazı için ise bu değişim doğrusal değil ..ancak sıcaklık kullanılması durumunda her ikisi de doğrusal değil..her neyse bu diyagramı çizelim .. bu bayağı gerekli çünkü bunun okunması ve yorumlanması da çok önemli.. ama şunu da ekleyim bu eğrilerin türetilmesi o kadar karmaşık değildir en fazla yukarıdaki eğriler kadar karmaşık ..geçen hafta bu ifadeyi çıkarmıştık …burada karmaşık bir matematik yok ancak bunun sonunda beraberce mevcut olma eğrisinin ne gaz ne de sıvı değişimi doğrusal çıkmıyor ..
40.33 -40.40 bu ikisine ihtiyacım var ..
40.55 sıcaklık- mol kesri faz diyagramları biraz daha karmaşık olmasına rağmen gerçek kullanımda çok daha pratiktir ..41.15
41.20 bu T .. bu grafiklerin genel şekli böyle ..görüldüğü üzere her iki eğride doğrusal değildir ..tepede sıcaklığı artırınca gaz bölgesine girilir .. sıcaklığı azaltırsanız yoğunlaşma olur ve sıvı hale geçilir …burası TA* burasıda TB* …yine A’nın daha uçucu olduğunu kabul edelim ..sabit sıcaklıkta pA* pB*’dan daha büyüktü.. başka bir deyişle saf A’nın üzerindeki buhar basıncı saf B’nin üzerindeki buhar basıncından daha yüksektir … benzer olarak basıncı sabit tutarsak .. burada sınırları belirtelim .. saf B ve saf A ..şimdi de sıcaklığı sıvı gaz dengesine yani kaynama noktasına kadar çıkaralım…dolayısıyla A daha uçucu olan bileşense daha düşük kaynama noktasına sahip olacaktır ..işte bu diyagram da bunu yansıtmaktadır .. başka bir deyişle pA* değeri yüksekse TA* değeri düşük olmaktadır..
43.01 dolayısıyla bu cizgiye “kabarcık çizgisi” .. buna da “çiğ çizgisi” denir ..bunun anlamı eğer yüksek sıcaklıktaysak sistem tamamen gazdır .. beraberce mevcut olma söz konusu değil ve sıvı yok .. sıcaklığı yavaş yavaş düşürür ve tam sıvının oluştuğu noktaya gelirsek bir çiğ oluşumu meydana gelir..biraz yoğunlaşma olur .. dışarıda bu kendini otlar üzerinde çiğ oluşumu şeklinde gösterir ..benzer olarak düşük sıcaklıktan başlarsak sistem tamamen sıvı ve sıcaklığı sistemin tam kaynamaya başladığı noktaya gelirsek kabarcık oluşumu başlar ..işte bu sebepten bu eğriler bu isimle anılmaktadır ..
43.50 pekala ..şimdi bir önceki sistemde yaptığımız uygulamayı burada uygulayalım bakalım ne oluyor ? işe belli bir nokta ile başlayalım ve şartları değiştirelim ..güzel
44.08 pekala şurada bir noktadan başlayalım..yani tamamen sıvı halin mevcut olduğu düşük sıcaklıktaki bir noktadan başlayalım .. bu başlangıç sıcaklığındaki xB(1) değeri ..daha sonra sıcaklığı artıralım..eğer biraz daha yükseltirsem ilk kaynamanın başladığı noktaya gelirim ..dolayısıyla sıvının üzerinde bir miktar gaz oluşur ..
44.48 buraya bakınca bileşimi şurası ..biraz daha artırırsak .. kaldıraç kuralını gördük ..sıcaklığı şuraya çıkaralım ..buraya 2 diyelim ..burası sıvıdaki mol kesri 2 sıcaklığında… xB(2).. buda yB(2) olup gaz fazındaki mol kesri ..
45.34 burada olacak şey gaz fazındaki A mol kesri daha yüksek olmalı .. xA =1- xB afederseniz yA=1- yB olmalı ..gaz fazındaki mol kesri xA’dan daha yüksek ki buda xA =1- xB .. başka bir deyişle gaz fazı daha uçucu bileşence daha zengin olur ..basınç mol kesri faz diyagramında kullandığımız yöntemi kullanalım ve gaz fazını alalım ki bu daha az B ihtiva etmekte .. bunu toplar ve sıcaklığı düşürebiliriz..ve sıvılaştırır veya yoğunlaştırabiliriz.. pekala sıcaklığı düşürdük elimizde sade sıvı var .. ancak bunun bileşimi yukarıdaki gazınki ile aynı çünkü bu sıvı bu gazdan meydana geldi..gazı topladık ve ayırdık .. bunu tekrarlayabiliriz ama artık burada değiliz artık bu noktaya geldik.. sıcaklığı yeniden artırarak seçtiğimiz bir noktaya çıkarabiliriz ..buraya seçebilir ve direkt olarak buraya gelebiliriz ve bu nokta A açısından çok daha zengindir ..ancak kaldıraç kuralından bildiğimiz gibi bunu yaparsak çok az bir madde elde ederiz ..dolayısıyla sıcaklığı biraz daha artırmakta fayda var ..burada da bayağı yüksek oranda zenginleşme meydana gelir ..gaz fazı A açısından epey zenginleşir ..yine gazı alır ve yoğunlaştırırsak .. artık buralarda bir yerdeyiz .. sistem tamamen sıvı ..yine aynı işlemleri tekrarlayarak yolun sonuna geliriz ..işte normal damıtma da olan şey de bu ..damıtmadaki her basamak belli noktalardan geçerek faz diyagramı boyunca yürür ..tabi yaptığınız şey durmadan gazı yoğunlaştırmak ve her seferinde daha uçucu bileşen açısından gittikçe zenginleşen taze sıvıyla başlamak ..örneğin etanol su karışımında etanolü ayırmaya kalkarsak bu şekilde yaparız ..etanol daha uçucu olan bileşen ..karışımı kaynatır , gazı çeker ve yoğunlaştırırız ..tekrar kaynatır ve bu şekilde devam ederiz ..tüm bu süreç son derece etkin bir şekilde tasarlanabilir ve ortaya sürekli bir damıtma çıkar ..sistemde bir seri toplama, yoğunlaştırma ve tekrar ısıtma işlemleri arka arkaya cereyan eder … dolayısıyla beraberce mevcut olma eğrisi boyunca son derece pratik bir şekilde hareket edebilir ve yüksek derecede saflaştırma sağlayabiliriz ..bunun nasıl olduğu ile ilgili bir soru varmı?.. kimyasal potansiyellerle gelecek hafta ilgileneceğiz ..gelecek derste yapacağımız şey ki bu notlarınızın sonunda da var bunlara bakarak şu soruya cevap arayacağız .. hem sıvı hem de gaz fazındaki her madde için kimyasal potansiyel nedir ? tabi bunlar eşit olmalı .. ideal çözeltiler için yaptığımız gibi bunu kullanarak gerçek çözeltiler hakkında da bilgi edinebiliriz .. basit ideal karışımlarda kimyasal potansiyelin değişimine bakıyorduk .. burada önce kimyasal potansiyele bakıp daha sonra ideal olmayan çözeltilere yoğunlaşacağız .