کتاب ترمودینامیک مهندسی شیمی 1 - اسمیت | کلباسی

کتاب ترمودینامیک مهندسی شیمی جلد اول به تالیف جوزف ماک اسمیت و ترجمه منصور کلباسی در انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر به چاپ رسیده است.

محتویات این کتاب به گونه ای است که برای دانشجویان همه ی رشته های مهندسی و علوم قابل استفاده است ولی برای رشته ی مهندسی شیمی از ویژگی خاصی برخوردار می باشد. هدف از تألیف آن میسر نمودن بررسی معارفه ای ترمودینامیک از دیدگاه یک مهندس شیمی است که در دوازده فصل تدوین گردیده است: 1- مقدمه 2- قانون اول و سایر مفاهیم اساسی 3- خواص حجمی سیالات 4- آثار گرمائی 5- قانون دوم ترمودینامیک 6- خواص ترمودینامیکی سیالات 7- ترمودینامیک فرآیندهای جاری 8- تبدیل گرما به کار توسط چرخه های نیرو 9- سردسازی و مایع سازی 10- دستگاه های جزء متغیر، رفتار آرمانی 11- دستگاه های جزء متغیر، رفتار غیر آرمانی 16- ترمودینامیک فرآیندهای جاری

فصول اول و دوم، تعاریف بنیادین و توسعه ی قانون اول را که در فرایندهای ساکن و جاری به کار می رود، ارائه می دهد. فصل های سوم و چهارم رفتار فشار، حجم و دما را برای سیالات و برخی آثار گرمایی مورد بررسی قرار می دهد و کاربرد ابتدایی قانون اول را برای مسائل مهم مهندسی امکان پذیر می سازد. فصل پنجم قانون دوم و برخی کاربردهایش را توضیح می دهد. فصل ششم به توصیف خواص ترمودینامیکی سیالات خالص می پردازد. موارد استفاده از قوانین اول و دوم برای فرایندهای جاری را فصل هفتم و برای تولید نیرو و فرآیندهای سردسازی را فصل هشتم و نهم مورد بحث و بررسی قرار می دهند. فصل دهم توصیفی ساده از رفتار مخلوط همراه با کاربرد آن در تعادل مایع – بخار را ارائه می دهد. فصول یازدهم تا پانزدهم به آموزش در مورد مخلوط سیالات در حوزه ی معینی از ترمودینامیک مهندسی شیمی می پردازند و نهایتاً فصل شانزدهم تحلیل ترمودینامیکی فرآیندهای حقیقی را تشریح می کند.

برشی از متن کتاب

فصل پنجم قانون دوم ترمودینامیک علم ترمودینامیک نقل و انتقال انرژی را مورد بررسی قرار داده و قوانین ترمودینامیکی حدودی که در آن این انتقالات صورت می گیرند را توصیف می نماید. قانون اول بیان می نماید که انرژی در هر فرآیند معمولی محفوظ مانده و محدودیتی در جهت فرآیند اعمال نمی نماید. لکن تجربه وجود محدودیتی را در این زمینه نشان می دهد. فرمولاسیون آن بنیانی را برای علم ترمودینامیک تکمیل نموده و بیان مختصر آن قانون دوم را تشکیل می دهد. اختلافات بین دو شکل از انرژی مانند Q , W بصیرتی را برای قانون دوم فراهم می نماید. در یک موازنه انرژی، کار و گرما هر دو بعنوان ترم های افزودنی تلقی می شوند بدین معنی که یک واحد گرما مثلا یک ژول معادل یک واحد کار است. گرچه این موضوع برای یک موازنه انرژی صحت دارد، لکن تجربه نشان می دهد که بین گرما و کار اختلاف کیفی وجود دارد. این تجربه بوسیله حقایق ذیل خلاصه می شود. کار بسادگی به سایر اشکال انرژی تبدیل می شود، مثلا به انرژی پتانسیل بوسیله بالا بردن یک وزنه، به انرژی جنبشی بوسیله شتاب یک جرم و به انرژی الکتریکی بوسیله عمل یک مولد. این فرآیندها را می توان به یک بازدهی تبدیل 100 درصد بوسیله حذف اصطکاک و فرآیند اتلاف تبدیل کار به گرما نزدیک نمود. در حقیقت کار بآسانی بطور کامل گرما تبدیل می شود یعنی همانگونه که تجربه ژول نشان داده است. از طرف دیگر، همه تلاشها برای ابداع فرآیندی برای تبدیل مداوم گرما به کار و یا به انرژی مکانیکی یا الکتریکی به شکست انجامیده است. علیرغم پیشرفت هایی که در بکارگیری وسایل حاصل شده، راندمانهای تبدیل از حدود 40 درصد تجاوز نمی نماید. از این مقادیر پائین می توان چنین نتیجه گیری نمود که گرما شکلی از انرژی است که بطور طبیعی دارای فایده کمتری است و از این رو دارای ارزش کمتری نسبت به یک کمیت مشابهی از کار و یا انرژی مکانیکی یا الکتریکی می باشد. با مراجعه به تجربه، می دانیم که جریان گرما بین دو جسم همیشه از جسم گرم تر به جسم سردتر صورت می گیرد و در جهت معکوس هیچ گاه انجام نمی شود. این حقیقت از چنان اهمیتی برخوردار است که باز گوئی آن بعنوان یک بیان پذیرفتنی برای قانون دوم تلقی می گردد. 1 - 5 - بیان قانون دوم مشاهداتی که تاکنون توصیف شده نتیجه محدودیت اعمال شده توسط قانون دوم بر روی جهت فرآیندهای حقیقی است. بیانات عمومی متعددی ممکن است برای توصیف این محدودیت بکار روند که بعنوان بیانیه های قانون دوم مورد استفاده قرار گیرند: ا- هیچ وسیله ای نمیتواند طوری عمل نماید که تنها اثرش (در دستگاه و محیط) تبدیل کامل گرمای جذب شده بوسیله دستگاه به کار باشد. 2- هیچ فرآیندی قادر به انتقال گرما از سطح دمائی پائین به یک سطح دمای بالاتر نیست. بیان 1 بر آن دلالت ندارد که گرما را نمی توان بکار تبدیل نمود بلکه به آن معنی است که فرآیند نمی تواند دستگاه و محیطش را بدون تغییر بگذارد. دستگاهی که شامل یک گاز آرمانی در یک سیلندر مجهز به پیستون است و دستخوش یک انبساط برگشت پذیر در دمای ثابت می شود را در نظر بگیرید. کار تولید شده از معادله  حاصل می شود و برای این گاز آرمانی تغییر انرژی داخلی صفر است. بنابراین برطبق قانون اول، گرمای جذب شده از محیط بوسیله گاز معادل کار تولید شده توسط انبساط برگشت پذیر گاز است. ...

فهرست

- مقدمه 2- قانون اول و سایر مفاهیم اساسی 3- خواص حجمی سیالات 4- آثار گرمائی 5- قانون دوم ترمودینامیک 6- خواص ترمودینامیکی سیالات 7- ترمودینامیک فرآیندهای جاری 8- تبدیل گرما به کار توسط چرخه های نیرو 9- سردسازی و مایع سازی 10- دستگاه های جزء متغیر، رفتار آرمانی 11- دستگاه های جزء متغیر، رفتار غیر آرمانی 16- ترمودینامیک فرآیندهای جاری ضمائم الف ضرائب تبدیل و مقادیر ثابت گازها ب ثابت های بحرانی و ضرائب بی مرکزی ث جداول بخار د روش UNIFAC ی روش نیوتن    

(سیستم متریک و مهندسی) تألیف: اسمیت ترجمه: منصور کلباسی انتشارات: جهاد دانشگاهی امیر کبیر