Üçlü organik sıvı karışımların akustik ve termodinamik özellikleri
Acoustic and thermodynamic properties of ternary organic liquid mixtures
- Tez No: 114438
- Danışmanlar: PROF.DR. ERTUNÇ ARAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Üçlü organik sıvı karışımlar, ultrases hızı, sapma özellikleri, akustik özellikler ve termodinamik özellikler, Ternary mixtures, ultrasonic velocity, deviation properties, acoustic properties and thermodynamic properties
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
IV ÖZET Kütle aktarımı, akışkan akışı, ısı aktarımı gibi birçok endüstriyel uygulamalarda, aromatik ve aromatik olmayan moleküllerin karşılıklı etkileşmelerinin açıklanmasında, organik /organik sıvı karışımlarının alternatif ayırma yöntemi ve sentez tasarlanmasında, sıvı karışımlarının akustik ve termodinamik özellikerinin bilinmesi oldukça büyük öneme sahiptir. Bu nedenle çalışmada (l)Benzen + (2)Aseton + (3)Kloroform, (l)Benzen + (2)Aseton + (3)Siklohekzan, (l)Benzen + (2)Aseton + (3)2-Propanol, (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)Kloroform, (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)Kloroform, (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)Siklohekzan ve (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)2-Propanol üçlü sıvı karışımların akustik ve termodinamik özellikleri belirlenmiştir. Literatürde ikili sıvı karışımlar için geliştirilen teorilerin genişletilmesiyle üçlü sıvı karışımlarının ultrases hızı belirlenmiştir. Fakat üçlü sıvı karışımlar için geliştirilen bu teorilerle ilgili çok az sayıda çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada İncelenen üçlü sıvı karışımları için ultrases hızını yan ampirik ve ampirik olan Serbest Yol Teorisi, Çarpışma Faktörü Teorisi, Nomoto bağıntısı, Junjie bağıntısı ve Van Deal ideal karışımlar bağıntısı kullanılarak hesaplanmıştır. Bu hesaplanan ultrases hızlan ile deneysel ultrases hızlan karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada incelenen üçlü sıvı karışımların moleküller arası serbest yol değerleri Denklem (2.5) ve Denklem (2.8) kullanılarak iki yolla hesaplanmıştır. Bu iki yolla hesaplanan moleküler arası serbest yol değerleri karşılaştırılmıştır. Moleküllerin karşılıklı etkileşimleri hakkında bilgi veren adyabatik sıkıştırıla bilirliği doğru ve kısa bir yolla belirlemek bu çalışmanın diğer amaçlarından biridir. Daha önceki çalışmalarda üçlü sıvı karışımların adyabatik sıkıştırılabilirliği teorik olarak sadece Çarpışma Faktörü ve Serbest Yol teorileri kullanılarak hesaplanan ultrases hızlan ile belirlenmiştir. Bu çalışmada ise Serbest Yol Teorisi, Çarpışma Faktörü Teorisi Nomoto bağıntısı, Van Deal İdeal karışımlar bağıntısı ve Junjie bağıntısı kullanılarak hesaplanan ultrases hızlarından faydalanılarak üçlü sıvı karışımların adyabatik sıkıştırılabilirliğibulunmuştur. Bu teorik ultrases hızlan kullanılarak bulunan adyabatık sıkıştırılabilirlik değerleri ile deneysel olarak belirlenen ultrases değerleri allanılarak bulunan adyabatik sıkıştırılabilirlik değerleri karşılaştırılmıştır. Sıvı karışımların moleküler yapısı hakkında bilgi veren serbest hacmi bir çok yöntemle belirlenebilmektedir. Bu çalışmada incelenen üçlü sıvı karışımların serbest hacmi, viskozite, moleküler ağırlık ve ultrases hızı gibi üç fiziksel özelliği içeren Denklem (3.8) yardımı ile hesaplanmıştır. Bu hesaplanan serbest hacim değerlerinden sıvı karışımların doğası hakkında bilgi edinilmesine çalışılmıştır. Bu çalışmada incelenen sıvı karışımları iç basınç değerleri Denklem (3.13) kullanılarak hesaplanmıştır. Üçlü sıvı karışımların kırılma indisleri karışımı oluşturan bileşenlerin kırılma indisleri kullanılarak Gladstone-Dale ve Lorentz-Lorenz teorileri ile hesaplanmıştır. Bu teoriler kullanılarak hesaplanan kırılma indisi değerleri ile deneysel olarak bulunan kırılma indisi değerleri karşılaştırılmıştır. Üçlü sıvı karışımların viskozitelerini hesaplamak için Nissan ve Grunberg, Hind, Frenkel, McAllister, Kattı ve Chaudhri, Herie ve Iulan gibi bilim adamları tarafından birçok farklı ampirik ve yan ampirik denklemler geliştirilmiştir. Bu denklemler, üçlü karışanı oluşturan bileşenlerin ikili karışımları kullanılarak üçlü sıvı karışımların viskoziteleri hesaplamaktadır. Bu çalışmada incelenen üçlü sıvı karışımların viskoziteleri Nissan ve Gurnberg tarafından geliştirilen yarı ampirik denklem kullanılarak hesaplanmıştır. Bu hesaplanan viskozite değerleri ile deneysel viskozite değerleri karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada incelenen farklı mol kesirlerindeki üçlü sıvı karışımlar için ultrases hız sapması, adyabatik sıkıştırılabilirlik sapması, moleküller arası serbest yol sapması, iç basınç sapması, kırılma indisi sapması ve viskozite sapması değerleri hesaplanmıştır. Bu hesaplanan sapma değerlerinden üçlü sıvı karışımlarda mevcut olan moleküler etkileşmeler hakkında bilgi edinilmesine çalışılmıştır.VI Üçlü sıvı karışımlarının ultrases hızlarını teorik olarak belirlemede Serbest Yol teorisi dışında diğer kullanılan tüm teorilerin başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. İncelenen üçlü sıvı karışımların bileşenlerinin mol kesirlerinin değişmesi ile ultrases hızında doğrusal bir artma veya azalma gözlenmediği belirlenmiştir. Bu da bize benzer olmayan moleküller arasında kompleks oluşumların varlığını göstermektedir. Üçlü sıvı karışımların adyabatik sıkıştırılabilirliğini hesaplamada en iyi sonucu ultrases hızında olduğu gibi Junjie ve Van Deal İdeal karışımlar bağıntıları en kötü ise Serbest Yol teorisinden elde edilmiştir. Moleküller arası serbest yol değerlerinin, ultrases hızında olduğu gibi üçlü karışımı oluşturan bileşenlerin mol kesirleri ile doğrusal bir ilişkisi olmadığı belirlenmiştir. (l)Benzen + (2)Aseton + (3)Siklohekzan ve (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)Siklohekzan üçlü karışımlarında siklohekzanın geometrik yapısının düzensizliği nedeni ile siklohekzanın mol kesrinin artması ile serbest hacmin azaldığı gözlenmiştir. İncelenen üçlü sıvı karışımların iç basınç değerleri incelenmiş ve (l)Benzen + (2)Aseton + (3)2-Propanol ve (l)Benzen + (2)Karbon Tetraklorür + (3)2- Propanol üçlü karışımlarında 2-propanol'ün mol kesrinin büyük olduğu durumlarda iç basınç değerlerinin büyük olduğu saptanmıştır- Bunun nedeni ise 2-propanol molekülleri arasında mevcut olan hidrojen bağının diğer moleküller arası etkileşimlere göre daha güçlü olmasından kaynaklanabileceği sonucuna varılmıştır. Gladstone-Dale ve Lorentz-Lorenz teorilerinin üçlü sıvı karışımların kırılma indislerini belirlemede oldukça başarılı oldukları söylenebilir. Üçlü sıvı karışımların viskozitelerini hesaplamada kullanılan Grunberg-Nissan metodu büyük sapma değerleri verdiğinden üçlü sıvı karışımın üç bileşeninin de eş zamanlı etkisini içeren alternatif bir yöntem geliştirilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. İncelenen üçlü sıvı karışımlarının ultrases hız sapması, adyabatik sıkıştırılabilirlik sapması, moleküller arası serbest yol sapması, iç basınç sapması, kırılma indisi sapması ve viskozite sapması değerlerinin moleküler yapı ve moleküller arası etkileşimleri açıklamada oldukça başarılı oldukları sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
vıı SUMMARY Knowledge of acoustic and thermodynamic properties of liquid mixtures is of great significance in many industrial application of heat and mass transfer, fluid flow, explanation of interaction between aromatic and non-aromatic molecules, design of an alternative method for the separation and synthesis organic/organic liquid mixture. Hence, in this study the acoustic and thermodynamic properties of ternary liquid mixtures of (l)Benzene + (2)Acetone + (3)Chloroform, (l)Benzene + (2)Acetone + (3)Cyclohexane, (l)Benzene + (2)Acetone + (3)2-Propanol, (l)Benzene + (2)Carbon Tetrachloride + (3)Chloroform, (l)Benzene + (2)Carbon Tetrachloride + (3)Cyclohexane, (l)Benzene + (2)Carbon Tetrachloride + (3) Cyclohexane, (l)Benzene + (2)Carbon Tetrachloride + (3) 2-Propanol were determined. The ultrasonic velocity of ternary mixture was determined by extending the theories, which were developed for binary liquid mixture in the literature. However, there have been few studies about comparative study of such theories for ternary liquid mixtures. In this study, using Free Length Theory, Collision Factor Theory, Nomoto's relation, Junjie's relation and Van Deal's Ideal Mixing relation, which were semi-empiric and empiric, the ultrasonic velocity was calculated. The ultrasonic velocities, which were found from these theories, were compared with the experimental ultrasonic velocities. The intermolecular free length values of ternary liquid mixtures studied in this study were calculated by using Equation (2.5) and Equation (2.8). The intermolecular free length values, which were obtained with these two ways, were compared. To determine isentropic compressibility which gives information about molecular interaction correctly and shortly is one of the aims of this study. In the previous studies, the isentropic compressibility of ternary liquid mixtures was determined by using Free Length Theory and Collision Factor Theory with ultrasonic velocity, which was theoretically calculated. In this study, isentropic compressibility was computed using the calculated values of ultrasonic velocity from Free Length Theory, Collision Factor Theory, Nomoto's relation, Junjie'sVlll relation and Van Deal's Ideal Mixing relation. Isentropic compressibility values calculated by using theoretical and experimental ultrasonic velocity values were compared. The free volume, which informs about the molecular structure of liquid mixtures is determined via many ways. The free volume of these ternary liquid mixtures investigated in this study, was computed by using Equation (3.8), which consist of physical properties such as viscosity, molecular weight and ultrasonic velocity. It was tried to get information from these calculated free volume values. The internal pressure values for different mole fractions of binary liquid mixtures were investigated by using either thermodynamic or acoustic equation. In this study, internal pressure of ternary Equid mixtures was calculated by using equation (3.13). The refractive index of ternary liquid mixtures was calculated by using Gadstone-Dale and Lorenz-Lorenz theories from the knowledge of refractive indices of pure components. These theoretical refractive index and experimental refractive index were compared. A lot of different empiric and semi-empiric equations were developed to calculate the viscosity of ternary mixture by scientists such as Nissan and Grunberg, Hind, Frenkel, McAllister, Katti and Chaudhri, Herie and lulan. These equations were computed by using the binary mixtures of combination ternary mixtures viscosity. The viscosities of ternary liquid mixtures investigated in this study were calculated by using a semi-empiric equation developed by Nissan and Grunberg. These viscosity values and experimental viscosity values were compared. In this study, ultrasonic velocity deviation, isentropic compressibility deviation, internal pressure deviation, refractive index deviation and viscosity deviation values for different mole fractions of ternary liquid mixtures were computed. It was tried to get information about the available molecular interactions in the ternary liquid mixtures obtained from the calculated deviation values.IX It was concluded that in the determination of theoretical ultrasonic velocity of ternary liquid mixtures, all theories, except the Free Length Theory, were quite successful. It was determined that there was no linear increase or decrease in the ultrasonic velocity values with the change of the mole friction of ternary mixture components. This result shows that there is complex formation among the dissimilar molecules. In the calculation of the Isentropic compressibility of ternary mixtures, Junjie relation and Van Deal's Ideal Mixing relation get the best results as in the ultrasonic velocity, and the worst results were obtained by using Free Length Theory. It was determined that intermolecular free length values did not have any linear relationship with mole fractions of components of ternary mixtures such as in the ultrasonic velocity. It was observed that free volume decreased with the increase of mole fraction of cyclohexane and because of disorder of cyclohexane in ternary mixture of (l)Benzene + (2)Acetone + (3)Cyclohexane and (l)Benzene + (2)Carbon Tetrachloride + (3) Cyclohexane. The internal pressure values of ternary liquid mixtures which were studied were investigated and it was found out that when 2-propanoFs mole fraction was higher in ternary mixtures, the internal pressure values were higher. It is thought that the reason of it may be the hydrogen bonding available in the Propanol is stronger than the other intermolecular interactions. It may be stated that Gladstone-Dale and Lorenz-Lorenz theories are quite successful in determining the refractive index of ternary mixtures. It was concluded that an alternative method containing simultaneous affect of ternary liquid mixtures' components should be developed since Grunberg- Nissan method has great deviation values. It was also conclude that the values of ultrasonic velocity deviation, isentropic compressibility deviation, intermolecular free length deviation, internal pressure deviation, refractive index deviation and viscosity deviation of ternary liquid mixtures studied were quite successful in explaining molecular structure and intermolecular interaction.
Benzer Tezler
- Seyreltik sulu çözeltilerden destekli sıvı membran prosesi ile kromun ekstraksiyonu
Extraction of chromium from dilute aqueous solutions by supported liqiud membranes
VOLKAN EYÜPOĞLU
- Meyve işleme endüstrisi atıkları ve arıtma çamurunun anaerobik kofermantasyonu: Fizikokimyasal ön işlemlerin biyogaz üretimine etkisinin araştırılması
Anaerobic cofermentation of fruit processing industry waste and sewage sludge: Investigation of the effect of physiochemical pretreatments on biogas production
HABİBE ELİF GÜLŞEN AKBAY
Doktora
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL KUMBUR
- New solvents for surfactant self-assembly: Molten hydrated salts and concentrated aqueous electrolyte solutions
Yüzey aktifler için yeni çözücüler: Eriyik hidratlı tuzlar ve derişik elektrolit solüsyanları
CEMAL ALBAYRAK
- Ayırma işlemlerinde yeşil kimya uygulamaları: Karşılaştırılmalı bir çalışma
Green chemistry applications in separations procces: A comperative study
HASANALI RASULZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK ÖZMEN
- Syntheses of self-supported tubular zeolite A membranes
Kendinden destekli tüp zeolit A membranların sentezlenmesi
CANAN GÜCÜYENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. ALİ ÇULFAZ