میایی یشطراحی راکتورهاي ل تشریح کامل مسای )هاي شیمیایی مهندسی واکنش(

جلد اول :انمولف

حمیده محمدعلیها لري زینب حاجی

تشریح کامل مسایل طراحی راکتورهاي شیمیایی : نام کتاب

جلد اول) هاي شیمیاییمهندسی واکنش( دانشگاهی کیانانتشارات : ناشر

لريزینب حاجی –حمیده محمدعلیها : انلفوم 1395: اپ اول چ

جلد 2000: تیراژ هدف: و صحافی چاپ تومان 9500 : قیمت 978-600-307-120-9 : شابکISBN : 978-600-307-120-9

.1361محمدعلیها، حمیده، : سرشناسه مولفان ) / هاي شیمیاییمهندسی واکنش(تشریح کامل مسایل راکتورهاي شیمیایی : عنوان و نام پدیدآور

.لريحمیده محمدعلیها، زینب حاجی .1394، دانشگاهی کیانانتشارات : رانته: مشخصات نشر

.مصور، جدول، نمودار.: ص213: مشخصات ظاهري 978-600-307-120-9: شابک

فیپا: نویسیوضعیت فهرستتحت " Chemical Reaction Engineering"کتاب حاضر تشریح مسایل ویرایش سوم کتاب : یادداشت

.تالیف اکتاو لونشپیل ترجمه مرتضی سهرابی است » هاي شیمیاییمهندسی واکنش«عنوان .هاي شیمیاییمهندسی واکنش: عنوان دیگر ).عالی(راهنماي آموزشی –راکتورهاي شیمیایی : موضوع ).عالی(ها و غیره مسائل، تمرین –ها واکنش –شیمی : موضوع ).عالی(ها و غیره مسائل، تمرین –راکتورهاي شیمیایی : موضوع ). عالی(راهنماي آموزشی –ها واکنش –شیمی : موضوع

.، مولفZeinab, HajiLari، 1368لري، زینب، حاجی: شناسه افزوده .هاي شیمیاییمهندسی واکنش. لونشپیل، اکتاو: شناسه افزوده .157TP/ل9م927 1394: رده بندي کنگره 281/660: رده بندي دیویی

ملیشماره کتابشناسی

:4133704

دانشگاهی کیان انتشارات

:مرکز پخش طبقه اول 27پالك - کوچه نوروز - فروردین 12خ -خ انقالب - تهران

66411715- 66406834- 66416446: تلفن www.kianpub.comاز طریق سایت Onlineخرید

3000221441 : SMS

.محفوظ است ناشرکلیه حقوق براي تکثیر تمامی یا قسمتی از این اثر به

حروفچینی یا چاپ مجدد، چاپ صورت افست، فتوکپی و انواع دیگر چاپ ممنوع

.انونی دارداست و پیگرد ق

واکـنشهـاي شـیمیایی در اهمیت مبحث واکنشهاي شـیمیایی وقتـی روشـن مـی شـود کـه بـدانیم از فرایندهاي صنایع بزرگ به قلب فرایندها تعبیر میشود. امروزه درصد باالیی از پژوهشهاي محققـان به واکاوي، بهبود و پیشرفت واکنشهاي شیمیایی رایـج در صـنعت اختصـاص دارد و در ایـن زمینـه بدون تردید اثر «مهندسی واکنشهاي شیمیایی» نوشته اکتاو لونشپیل، یکـی از بهتـرین و جـامع تـرین

متون دانشگاهی در دسترس دانشجویان و اساتید طی چند ده سال اخیر است.

این کتاب با هدف تحلیل و تشریح کلیه مسایل ویراست سوم اثر لونشپیل نگارش یافته است که در آن کلیه مسایل فصول اول تا دهم کتاب اصلی که در مقطع کارشناسی رشتههاي مهندسـی شـیمی و سایر رشتههاي مرتبط با موضوع تدریس میشود، مورد تحلیل و تشریح کامل قـرار گرفتـه اسـت .

کتـاب تشـریح مسـایل و شایسـته از نویسندگان این کتاب بر این باورنـد کـه اسـتفاده هوشـمندانه و مـیتوانـد در فهـم و درك مطالـب و تحلیـل هـاي بیشـتر و بهتـر، بـه روشهاي تحلیل مطرح در آنهـا

دانشجویان و اساتید این درس کمک کند.

عمرانـی در الزم است از اعتماد، اهتمام و توجه مدیریت نشر دانشگاهی کیان و نیز آقاي پیمـان در جهـت درسـتی و تشکر و قـدردانی گـردد. اگرچـه تمـام تـالش نویسـندگان حمایت و چاپ این اثر

صحت تحلیلها و روشهاي حل مطرح شده در این کتاب بوده است، امـا بـدون شـک امکـان نقـص و کاستی در این اثر وجود دارد و باعث مسرت است اگر نقد، نظر و پیشنهاد خود را از طریق انتشـارات

براي بهبود اثر در نسخههاي آتی مطرح نمایید.

مولفان

فصل اول 7 .............................................................................. هاي شیمیایی مروري بر مهندسی واکنش

فصل دوم 13 .............................................................................................. هاي همگن سینتیک واکنش

فصل سوم batch ................................................................ .......... 29نتایج حاصل از راکتورهاي تفسیر

فصل چهارم 59 ............................................................................................... اي بر طراحی راکتور مقدمه

پنجمفصل 65 .. ................................................................................................ ل منفردآ راکتورهاي ایده

فصل ششم 91 ................................................................................................. هاي منفرد طراحی واکنش

فصل هفتم 123 ............................................................................................. هاي موازي طراحی واکنش

فصل هشتم 147 ....... ................................................................................................ هاي چندگانه واکنش

فصل نهم 179 .................................................................................................................. اثر دما و فشار

فصل دهم 187 ......................................................................................................... انتخاب نوع راکتور

هاي شیمیاییمروري بر مهندسی واکنش

ي ي پساب براي یـک جامعـه ي تصفیهي پساب شهري. یک کارخانهي تصفیهکارخانه .1.1332000). پساب با جریان1.1کوچک را در نظر بگیرید (شکل م m /day از داخـل واحـد

و شـود می ه درون مخازن دمیدههوا ب .کندعبور میساعت 8تصفیه با متوسط زمان ماند کنند. ها را تجزیه میهاي داخل مخزن به مواد آلی حمله کرده، آنبومیکر

microbes2 2 2organic waste O CO H O+ ¾¾¾¾® +

2200(نیاز بیولوژیکی اکسیژن) برابر با BOD ،در خوراك ورودي mgO /literکه است، درحالیدست آورید.در مخازن را به BODکنش یا کاهش پساب حاوي مقدار ناچیزي است. سرعت وا

1.1شکل م

حل: ? شده به ازاي حجم راکتور بیان نمود:توان براساس میزان اکسیژن مصرفسرعت واکنش را می

هاي اکسیژن مصرف شدهمول2Or =

m3 مخزن در روز

پساب 32000m3/day

میلی گرم اکسیژن 200 مورد نیاز در هر لیتر

زمان ماند میانگینt=8 hr

آب تمیز32000m3/day

واحد تصفیه پساب

کتورهاي شیمیاییاطراحی رتشریح کامل مسایل 8

کنیم:شود را اینگونه محاسبه میی که مصرف میمیزان مول اکسیژن3

2 5 23

2

mg 1g 1mol O 1000lit 32000m mol O200 2 10 daylit 1000mg day32g O 1m´ ´ ´ ´ = ´

ساعت کار کند، مقدار (حجم) پسابی کـه در روز تصـفیه 8اگر فرض کنیم کارخانه در روز به مدت

کنیم:شود را محاسبه میمی3

31daymV 32000 8hr 10666.7mday 24hr

= ´ ´ = 5

2 2O2 3 3

2 10 mol O mol O1r 18.75day 10666.7m m .day

´= ´ =

شود.مول اکسیژن مصرف می 75/18ر متر مکعب از مخزن تصفیه، در یک روز و در ه

مرکـزي بـزرگ (در حـدود هاي طرح نیروگاه .سنگزغال يزانندهالکتریکی سو نیروگاه .2.11000MWرا 2.1م(شکل در دست اجراستهاي احتراق با بسترهاي سیال شده ) براي محفظه

) C ,10%H2%90سنگ به ازاي هـر سـاعت ( لتن زغا 240هاي بزرگ نیروگاهاین به ببینید).هـاي دیگـر بقیـه در قسـمت 50آن توسط بسترهاي سیال اولیه و % 50شود و %خورانده میکند که هر کدام حـاوي سوزد. یک طرح پیشنهادي از ده بستر سیال استفاده میسیستم می

را اخـل بسـترها متر عمق هستند. سرعت واکنش د 1متر پهنا و 4متر طول، 20جامدهایی با بیابید. اساس اکسیژن مصرفیبر

.2.1شکل م

حل: ? .دهدکنیم احتراق کامل رخ میض میفر

نویسیم:شده میسرعت واکنش را برحسب میزان اکسیژن مصرف هاي اکسیژن مصرف شدهمول

2Or =m3 در ساعت

خوراك در این ده %50 سوزدواحد می

1*4* 20بستر سیال

9 هاي شیمیایی مروري بر مهندسی واکنش –فصل اول

کنیم:افتد را محاسبه میي احتراق که واکنش در آن اتفاق میجم محفظهدر ابتدا ح

3V 20 4 1 10 800 m= ´ ´ ´ =

240از ton/hr یابد که سـهم آن در بسترها احتراق می 50شود، %زغال سنگی که وارد محفظه می :این ترتیب استکربن و هیدروژن به

216 C 108 Cton ton240 120hr hr24 H 12 Hì ì®í íî î

)1( 2 2C O CO+ ®

)2( 2 2 21H O H O2+ ®

کنیم: سوزد را حساب می در این مرحله میزان کربنی که در محفظه می

1000 kg 1 kgmol C kgmol C disappearington C108 9000hr hr1 ton 12 kg

´ ´ =

9000به مقدار هم )، اکسیژن 1ي استوکیومتري واکنش (بر اساس رابطه kgmol/hrشود مصرف می. کنیم: سوزد را حساب می همچنین میزان هیدروژنی که در محفظه می

22 1000 kg 1 kgmol H kgmol H disappearington H12 6000hr hr1 ton 2 kg

´ ´ =

3000بـه مقـدار هـم )، اکسـیژن 2ي اسـتوکیومتري واکـنش ( بر اساس رابطـه kgmol/hr مصـرف شود. می

12000میزان اکسیژن مصرفیکل بنابراین kg mol/hr.ساس ایـن میـزان مصـرفی، بر ا خواهد بود آوریم: سرعت واکنش را به دست می

2

2 2O 3 3

12000 kgmol O kgmol Or 15800 m hr m .hr

= =´

ترین واحدهاي فرایندي مـورد اسـتفاده در صـنعت نفـت از بزرگ FCCراکتورهاي . 3.1دهد. یک واحد معمولی داراي قطر اي از این واحدها را نشان مینمونه 3.1هستند. شکل م

کاتالیســـت متخلخـــل 50tonاســـت و حـــدود 20m-10 و بلنـــدي 10m-4داخلـــی 3ρ=800بـــا kg/m 36000خـــام (بشـــکه نفـــت 38000دارد. هـــر روز m /day بـــا

@ي دانسیته 3ρ 900 kg/m هـاي زنجیـر بلنـد بـه شـود و هیـدروکربن ) به آن وارد مـی

کتورهاي شیمیاییاطراحی رتشریح کامل مسایل 10

شوند.تر شکسته میهاي کوچک مولکولکنیم خـوراك میپیکر، فرض ي سرعت واکنش در این واحدهاي غولي رسیدن به ایدهبرا

است.20Cتنها حاوي

ــر ــه 60% اگ ــنش ب ــرعت واک ــود، س ــته ش ــد شکس ــده در واح ــوراك تبخیرش خ)صورت )¢-r mols reacted kg cat.s و به صورت( )¢¢¢ 3r mols reacted m cat.s چه خواهـد بود؟

.FCC IV. واحد مدل اکسون 3.1شکل م

حل: ? ) کتاب داریم:5) و (3هاي (بر اساس رابطه

هاي تشکیل شدهمول20 42

20 24

C HC H

dN1rW dt

¢- = = جرم جامد در زمان

هاي تشکیل شدهمول20 42

20 24

C HC H

dN1rV dt

¢¢¢- = = حجم جامد در زمان

احد زمان را به دست آوریم کـه هاي تشکیل شده در و آوردن سرعت واکنش باید مولبراي به دست

شود: اینگونه محاسبه می

احیا کننده

جو

اکسیدکننده

هوا بخار

هوا

نفت

جو

کاهش دهنده

محصول

راکتور

11 هاي شیمیایی مروري بر مهندسی واکنش –فصل اول

20 42C H

kgMW 282 g/gmol 0.282mol

= =

20 42C H

320 42 20 42

3

dNQ

dt MW900 kg 1 daymol C H mol C Hm6000 221.631

day sm 0.282 kg 24 3600 s

r=

= ´ ´ ´ =´

20از خوراك شکسته شود، پس مقدار 60فرض شده % 42C H132.9شکسته شده mol/sست.ا 3

cat 3cat

cat

50000 kgm mV 62.5 m1 800 kg

= = ´ =r

شوند: ها اینگونه محاسبه می پس سرعت ،همان حجم راکتور است کاتالیستحجم

20 42

20 42

3C H

C H 3 3

1 132.9 mols reacted molr 2.65 10s50000 kg kg cat.s

1 132.9 mols reacted molr 2.12s62.5 m m cat.s

-¢- = ´ = ´

¢¢¢- = ´ =

کتورهاي شیمیاییاطراحی رتشریح کامل مسایل 12

هاي همگن تیک واکنشسین

A+B®واکنشی داراي معادله شیمیایی. 1.2 2R است. درجه واکنش چیست؟ حل: ? دو حالت را در نظر بگیریم: بایدبراي تعیین درجه واکنش بنـابراین ها همان درجه واکنش است و دهنده مجموع ضرایب واکنش اگر واکنش ابتدایی باشد؛ - 1

.خواهد بود 2جه واکنش براي این معادله برابردر .توان نظر داد از روي معادله استوکیومتري نمی اگر واکنش ابتدایی نباشد؛ - 2

در این مساله، قید نشده واکنش ابتدایی است یا خیر و اطالعات تجربی هم در دسـترس نیسـت، در توان درجه واکنش را مشخص کرد.نتیجه نمی

کننـده در شرکت ي مصرف سه ماده هاي تولید و طه بین سرعتبیر رابراي واکنش ز . 2.2 دست آورید: هواکنش را ب

® 52 2 212NO + O N O2

حل:? aAها در واکنش رابطه سرعت bB cC dD+ ¾¾® عبارت است از: +

CA B Drr r ra b c d

- -= = =

بر این اساس:

2 2

2 5 2 2 5 2

NO ON O O N O NO

r r 1 1r r r = r 2 1 2 4

2

- - -= ¾¾® -= =

کتورهاي شیمیاییتشریح کامل مسائل طراحی را 14

1®صورت واکنشی به . 3.2 1A+B R+ S2 است:داراي معادله سرعتی به صورت زیر 20.5A BA-r = 2C C

A+2B®شکل ه که معادله شیمیایی ب سرعت واکنش در صورتی ي رابطه 2R+S نوشـته چیست ؟ ،شود حل: ?به طور کلی، ضـرب بت مولی مواد درگیر در واکنش است ومعادله استوکیومتري تنها بیانگر نس

البتـه دقـت .کنـد تغییري در مکانیزم واکنش ایجاد نمی ،معادله استوکیومتري در هر ضریب دلخواهاین براي حالتی است که واکنش ابتدایی نباشد، امـا اگـر واکـنش ابتـدایی باشـد، معادلـه کهکنید

کند. سرعت تغییر می ا فرض ابتدایی بودن واکنش خواهیم داشت:در این مساله ب

2BA Ar 2C C- =

صـورت به سوبسترا مصرف سرعت ،کتاب 2 مثال در سوبسترا –براي واکنش آنزیم . 4.2 :است شده داده زیر

[ ][ ][ ]

0A 3

1760 A E mol-r = ، 6+ A m .s

سرعت را بیابید. ي دو ثابت موجود در رابطه ابعاد حل: ?

]با 6عدد از آن جایی که ]A پس با فرض ،دداشته باش با آن یکسانی واحد، باید شود جمع می[ ] 3molAm

=

3نیز 6عدد واحدmol m

.است

[ ] [ ]3A 3

03 3

mol mol.r (6 A ) 1 1m .s m1760 [1760] 1760[A][E ] mol mol s s.m m

- += ® = = ® =

A+3B ®اي با استوکیومتري واکنش پیچیده. 5.2 2R+Sبـه 2معادله سرعت درجه با و :استصورت این

[ ][ ]A 1-r =k A B Aکننده در واکنش رابطه آیا براي سرعت تولید و مصرف عناصر شرکت B Rr = r = r صـادق

بین آنها را بنویسید؟ ي رابطه ،نیستاست؟ اگر این رابطه صادق

15 هاي همگن سینتیک واکنش – دومفصل حل: ? . رابطه بین مواد شرکت کننده در واکنش به راحتی بـا توجـه بـه اسـتوکیومتري نیستصادق خیر، حصول است:قابل واکنش

SA B R rr r r 1 3 2 1

- -= = =

R A B S2r 2r r 2r

3-=- = یا =

است: قرار زیره داراي معادله سرعتی ب یواکنش. 6.2

2A

3A r = 0.005C , mol cm .min

molر صورتی که غلظت را بر حسب د liter مقدار ،یمیرا برحسب ساعت بیان نمان و زما دست آورید. بعد ثابت سرعت را به و حل: ?

واحدهاي زیر را داریم: ،الت اولیهعت در حربا توجه به معادله س

[ ] [ ]3

A A3 3 mol mol cmr , C , k 0.005 mol.min cm .min cm

= = =

:آوریمدست می ) بهhr liter , mol,( را بر اساس واحدهاي جدید kابتدا واحد

[ ]3

3 0.061liter cm 60min literk mol.min 1hr mol.hr1000cm = ´ ´ =

کنیم:حال براي محاسبه اندازه ثابت سرعت آن را در معادله جایگذاري می

( )2A

3

A 3 cm mol-r 0.005 Cmol.min cm

æ öç ÷è ø

= ´

2A

26 liter mol0.005 (1000) C ( )100 mol.hr liter = ´ ´

در نتیجه خواهیم داشت:2AAr 300C

literk 300 mol . hr

- =

=

کتورهاي شیمیاییتشریح کامل مسائل طراحی را 16

صـورت زیـر گـزارش سـرعت واکـنش بـه 400Kبراي یک واکنش گازي در دماي. 7.2 است: شده

2A

A dp atm- =3.66p , dt hr ) واحد ثابت سرعت چیست؟الفصـورت زیـر که معادله سرعت بهبیابید ار ثابت سرعت براي واکنش را در صورتی) مقدب

:بیان گردد- 2

AA 3

A dN1r = - . = kC , mol m .s V dt

حل:? :صورت است این الف) معادله سرعت واکنش به

)1( A 2p A

dp k . dt

p- = :مآوریدست می شکل بهاین هرا ب pkابتدا واحد

[ ][ ] ( )

A

P 2 2A

dp atm dt 1 1hrk 3.66

atm .hr atm .hr atm p

-é ùê úë û= - = = =

:آل داریم ب) براي یک گاز ایده)2( A

A A A A AnP n RT P RT P C RT VV

= ¾¾® = ¾¾® =

:) خواهیم داشت1) در رابطه (2بنابراین با جایگذاري رابطه (( ) ( )2A A 2

A Ad C RT dC 3.66 C RT 3.66RT

dt dtC- -= ¾¾® =

k¢ ثابت سرعت جدید: 1 l atm 22.4 liter literk´ 3.66 . . 400 K 120

atm .hr mol.hrl mol 273 K ´= =

´

:به این صورت استمعادله سرعت آن اکسید و نیترو واکنش تجزیه .8.2[ ]

[ ]®2

21 2

2 2 2 N O2 2

k N O 1 N O N + O , - r = 2 1+k N O

2Nدرجه این واکنش بر اساس O صورت کلی چیست؟ هب و حل: ?

دو حالـت را N2Oبراي تعیین درجه واکنش نسبت به اما ،کرد توان تعیین درجه کلی واکنش را نمی .کنیم بررسی می

17 هاي همگن سینتیک واکنش – دومفصل 2) اگر الف 2k [ ]1 N O>> (انتهاي واکنش ):در این صورت

] 2جه واکنش =در ][ ] [ ]

2

221 2

N O 1 22 2

k N O - r k N O

1 k N O= = ¾¾®

+

22) اگر ب N Ok [ ] در این صورت:( ابتداي واکنش) <<1

] 1جه واکنش =در ][ ] [ ]

2

21 2 1

N O 22 2 2

k N O k- r N O k1 k N O

= = ¾¾®+

kJ 300سازي حدود اتان با انرژي فعال پیرولیز. 9.2 /mol پـذیرد. سـرعت ایـن انجام می است؟ C 500° چند برابر سرعت آن در C 650°واکنش در

حل: ?دلـه نیـاز بـه معا ،روي سرعت واکنش را تعیین کنـیم طور دقیق تاثیر دما بره ب یمکه بتوان براي اینn....صورت کنیم معادله سرعت به فرض می داریم.سرعت m

A A B–r kC C= .در ایـن صـورت بـراي است توان نوشت: می دو دما

n mA, 2 2 A B

n mA ,1 1 A B

–r k C C .....–r k C C .....

==

تقسیم این دو رابطه: هاي سرعت و با استفاده از تئوري آرنیوس براي ثابت2

1

E RT A,2 02

E RT A, 1 1 0

–r k e k –r k k e

-

-= =

داریم: ،دست آمدهي بهن پارامترهاي معلوم در رابطهبا قرار دادمساله، براي حل( ) 300000 1 1 A, 650 8.314 923 773

A, 500

–r e 1971

–r- -

= =

هـا بـه هـا و تبـدیل آن شکستن مولکـول ( n-nonaneسرعت کراکینگ حرارتی . 10.2 1100در دماي هاي کوچکتر) مولکول K 1000برابر سرعت کراکینگ در دمـاي ، بیست K

.سازي این واکنش را پیدا کنید است. انرژي فعال حل: ?

) کتاب) داریم:35ي (دست آوردیم (و یا معادلهي قبل بهاي که در مسالهبا استفاده از رابطه E 1 1 A, 1100 A, 1100 8.314 1100 1000

A, 1000 A, 1000

–r k J e 20 E 273971 –r k molæ öç ÷è ø

- -¾¾®= = = =

کتورهاي شیمیاییتشریح کامل مسائل طراحی را 18

ت و جنـبش یکرد که فعال مشاهده Henri Fabreشناس در اواسط قرن نوزدهم حشره. 11.2هـاي او نتایج زیـر را بـا بررسـی .از روزهاي سرد است تر روزهاي گرم بیش ها در مورچه

دست آورد؛ فراوان به

370 295 230 160 150 )m hr (سرعت حرکت 28 24 22 16 13 )° C( دما

؟است اي سازي انرژي فعالداراي چه ،هاتغییرات در جنبش مورچه حل: ?

را ln (Speed)هـا بـا اسـتفاده از داده بایـد ،هـا سازي بـر طبـق ایـن داده دست آوردن انرژي فعال براي به1 حسببر

T Eخطی با شیب آید،، خطی که به دست میوسیآرن نظریهبر طبق کنیم. رسم

R .است -

31 10T

´ 1( )K

ln(Speed) T ( C° ) Speed

4965/3 4602/3 3898/3 3670/3 3220/3

01/5 07/5 44/5 69/5 91/5

13 16 22 24 28

150 160 230 295 370

5416ln(Speed) 23.877T

-= +

E Slope 5416 E 45028.624 J/molR

= - =- ® =

800بیشترین دماي مجاز براي یک راکتور، دماي . 12.2 K است. در حال حاضر، دماي عملیـات780در K 20 است که K به عنوان حاشیه ایمنی براي تغییرات حاصل در شدت جریان و دیگر

1T

19 هاي همگن سینتیک واکنش – دومفصل

تـوانیم ، مـی پیشرفته یاز یک سیستم کنترل ستفادهدر صورت ااست. شده موارد در نظر گرفته792دماي عملیات را به K با در نظر گـرفتن انـرژي دماي عملیاتافزایش دهیم. در اثر افزایش

175kJسازي برابر فعال mol، یابد؟ سرعت واکنش چند برابر افزایش می محاسبه کنید حل: ?

( )32

2 1

1

E 1 1E RT 175 10 1 1A,2 02 R T T 8.314 792 780

E RTA,1 1 0

r k ek e e 1.505r k k e

- æ ö- ´- - -ç ÷è ø

-

-= = = = =

-

برابر افزایش می یابد. 5/1سرعت واکنش

کـنم و بـرایش دعـا کارم، آنرا آبیـاري مـی . هر سال در ماه می، من یک تخم هندوانه می13.2رسد و آن را ها می کند و سرانجام بعد از مدتي زیباي من رشد میهندوانه در نهایت. خوانم میکـه در ایـن سـال تخـم 1980مانند ،ها بسیار برایم غمناك است چینم. البته بعضی از سال می

هـا آور بود و براي ایـن سـال تابستان براي من بسیار شادي 6ام را یک پرنده خورد. اما هندوانهشما آیا دماي هوا در رشد میـوه ام. به نظر تعداد روزهاي رشد میوه و دماي هوا را یاداشت کرده

ه دهید.ارای سازي یر را با مفهوم انرژي فعالمیزان تاثتاثیر دارد؟ در این صورت

سال 1976 1977 1982 1984 1985 1988 روزهاي رشد 87 85 74 78 90 84

7/22 1/21 3/24 3/26 4/23 22 °( C) دماي متوسط حل: ?

( ) ( ) ( ) ( )E E

n nRT RTA A 0 A 0 A 0

E 1r kC k e C k .e ln r ln kR T

-- -¢ ¢= = ´ = ¾¾® = +

Aln(rنمودار اگر 1 بر حسبرا (T

Eرسم کنیم، خطی با شیب R

را Eاز آنجـا کـه به ما خواهد داد + کنیم. محاسبه می

( )31 1 10T K

´ A1ln(r ) ln

da

ys æ ö= ç ÷

è ø

3898/3 4659/4- 3738/3 4429/4- 3411/3 3040/4- 3636/3 3567/4- 4002/3 4998/4- 3818/3 4308/4-

کتورهاي شیمیاییتشریح کامل مسائل طراحی را 20

A3389.3ln(r ) 7.0226

T=- +

E 3389.3 E 3389.3 8.314 28178.6 J molR- =- ¾¾® = ´ =

جونـد. مـی پرنـد و آیند، می صدا در میهها بدر روزهاي تابستان گاهی جیرجیرك . 14.2 و بلنـد عمل تولید صوت بسـیار ،شوند هاي زیادي دور هم جمع می ها که جیرجیرك شب

هـا بیان نمود که صـوت جیرجیـرك Dolbearفردي به نام 1897گردد. در سال منظم می :باشد زیر تابع درجه حرارت نیز می ي موجب رابطه هبلکه ب ،تنها منظم است نه

= درجه حرارت بر حسب فارنهایت 40 + ثانیه ) 15( تعداد صوت ها در ،باشـد حشره واکنش سوخت وساز ي دهنده مستقیم نشانبه طور فرض آن که سرعت تولید با

kJها را بر حسبجیرجیرك سازي فعالانرژي mol 80°تا 60ي دماییبازهدر F.پیدا نمایید حل: ?

rها در ثانیه = سرعت = تعداد صوت دما بر حسب فارنهایت)= - 40/(15( )

60 1 60 40 20 4r ; T 60 F 15.6 C 288.7 K

15 15 3-

= = = ° = == °

( )80 2

80 40 40 8 r ; T 80 F 26.7 C 299.8 K15 15 3-

= = = ° = == °

) با استفاده از رابطه آرنیوس داریم: )E 1 1 80 R 299.8 288.7

60

8r E3 e 2 5404.8 r 4 R

3

- - -= = = = ® = -

kJE 5404.8 8.314 44.935 mol

= ´ =

1T

( )Aln r