SNU NAOE Y. Lim
L12 Mixture properties
Mixtures
n (mol) 100 400 500
In Mixture, xA=0.2 xB=0.8
SNU NAOE Y. Lim
Volume of an ideal mixture
โข ๐ฃ ๐๐๐๐๐ = ๐ฅ ๐ด ๐ฃ ๐ด + ๐ฅ ๐ต ๐ฃ ๐ต = 1.6
3
0 0.2 1
xA vB=1
vA=4
n (mol) 100 400 500 V (m3) 400 400 800 v(m3/m
ol)
4 1 1.6
Volume of a real mixture
0 0.2 1
vB=1
vA=4 Ideal
Real Excess volume vex =vreal-videal
SNU NAOE Y. Lim
Excess volume for ethanol/water
5
0 0.2 1
xA vB=1
vA=4
Ideal Real Excess volume vex =vreal-videal
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Excess_Volume_Mixture_of_Etha nol_and_Water.png
Partial Molar Volume ๐ เดค
โข ๐ เดค ๐ด = ๐๐
๐๐
๐ด๐,๐,๐
๐ตโข The volume change of a mixture when one mole of A added to the mixture.
โข T, P, number of other molecules are
constant. (only number of A molecule is
change)
SNU NAOE Y. Lim
Partial Molar Volume
7
0 0.2 1
xA
vA
vB
๐เดค๐ด
๐เดค๐ต ๐ฃ = ๐ฅ๐ด๐เดค๐ด + ๐ฅ๐ต๐เดค๐ต
๐เดค๐ด = ๐ฃ + 1 โ ๐ฅ๐ด ๐๐ฃ ๐๐ฅ๐ด ๐เดค๐ต = ๐ฃ โ ๐ฅ๐ด ๐๐ฃ
๐๐ฅ๐ด
Partial Molar Volume varies with composition
0 0.3 1
xA
vA
vB
๐เดค๐ด
๐เดค๐ต
๐ฃ = ๐ฅ๐ด๐เดค๐ด + ๐ฅ๐ต๐เดค๐ต
๐เดค = ๐ฃ + 1 โ ๐ฅ ๐๐ฃ ๐เดค = ๐ฃ โ ๐ฅ ๐๐ฃ
SNU NAOE Y. Lim
Water/Ethanol Mixture
โข 1 mole of water mixed with 9 moles of ethanol
โข mole fraction of ethanol=?
โข partial molar volume
โ for ethanolโ?
โ for waterโ?
โข Molar volume of mixture =?
โข an excess volume=?
9
Water/Ethanol Mixture
0 xA 0.9 1
vA =58 cm3/mol
vB =18 cm3/mol
โ เดค๐๐ด
๐เดค๐ต โ 15
๐ฃ = ๐ฅ๐ด๐เดค๐ด + ๐ฅ๐ต๐เดค๐ต
= 53.7 ๐ฃ๐๐๐๐๐ = ๐ฅ๐ด๐ฃ๐ด + ๐ฅ๐ต๐ฃ๐ต
= 54
๐๐๐๐๐๐ = ๐๐ด๐ฃ๐ด + ๐๐ต๐ฃ๐ต
= 540
SNU NAOE Y. Lim
Partial Molar Volume
โข For a pure substance,
โข ๐ฃ = ๐ ๐, ๐
โข ๐๐ฃ =
๐๐ฃ๐๐ ๐
๐๐ +
๐๐ฃ๐๐ ๐
๐๐
โข For a mixture with m species,
โข ๐ = ๐ ๐, ๐, ๐
1, ๐
2, ๐
3, โฆ , ๐
๐11
๐๐
= ๐๐
๐๐ ๐,๐
๐๐ + ๐๐
๐๐ ๐,๐
๐๐ + ๐๐
๐๐1 ๐,๐,๐
2,๐3โฆ๐๐
๐๐1
+ ๐๐
๐๐2 ๐,๐,๐
1,๐3โฆ๐๐
๐๐2 + โฏ + ๐๐
๐๐๐ ๐,๐,๐
1,โฆ๐๐โ1
๐๐๐
= ๐๐
๐๐ ๐,๐
๐๐ + ๐๐
๐๐ ๐,๐
๐๐ + เท
๐=1
๐ ๐๐
๐๐๐ ๐,๐,๐
๐โ ๐
๐๐๐
Partial Molar Volume
โข ๐๐ =
๐๐๐๐ ๐,๐
๐๐ +
๐๐๐๐ ๐,๐
๐๐ + ฯ
๐=1๐ ๐๐๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
๐๐
๐โข If we define partial molar volume ๐ เดค ๐ = ๐๐
๐๐
๐๐,๐,๐
๐โ ๐โข ๐๐ = ๐๐
๐๐ ๐,๐ ๐๐ + ๐๐
๐๐ ๐,๐ ๐๐ + ฯ ๐=1 ๐ ๐ เดค ๐ ๐๐ ๐
SNU NAOE Y. Lim
Thermodynamic properties of mixture
โข At constant T, P,
โข ๐ = ฯ เดค ๐
๐๐
๐, เดค ๐
๐=
๐๐๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
โข ๐ = ฯ เดฅ ๐
๐๐
๐, เดฅ ๐
๐=
๐๐๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
โข ๐ป = ฯ เดฅ ๐ป
๐๐
๐, เดฅ ๐ป
๐=
๐๐ป๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
โข ๐ = ฯ าง ๐
๐๐
๐, าง ๐
๐=
๐๐๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
โข ๐บ = ฯ าง ๐บ
๐๐
๐, าง ๐บ
๐=
๐๐บ๐๐๐ ๐,๐,๐๐โ ๐
13
Ex 6.8
โข HYSYS
ฮhmix
NRTL 0
SNU NAOE Y. Lim
Ex 6.11
15
1atm, 25C ฮs_mix (HYSYS)
ฮs_mix=
โ๐ เท ๐ฆ๐ ln ๐ฆ๐
C1:C2 (5:5), PR 5.76 5.762 C1:C4 (5:5), PR 5.73 5.762 Ar:Ne (5:5), PR 5.76 5.762