Faglig innhold

Emnet undervises annet hvert år, neste gang vår 2015.
Del I: Termodynamisk metodelære med utgangspunkt i Euler-homogene funksjoner. Generalisering av begrepene intensive og ekstensive variable. Bytte av tilstandsvariable ved hjelp av Legendre-transformasjoner. F.eks. U(S,V,N) til A(T,V,N) og videre til G(T,p,N). Derivasjonsegenskaper til de transformerte størrelsene. Utvidelse til multikomponente blandinger. Bruk av termodynamiske tilstandsfunksjoner i reaksjons- og faselikevektsberegninger. Beregning av tilstandsdiagrammer. Direkte substitusjon og Newton-Lagrange formulering, lineær programmering. Termodynamiske optimalitet- og stabilitetskrav.

Del II: Individuelt tilpasset prosjektarbeid. Aktuelle temaer er: implementasjon av termodynamiske modeller, bruk av eksperimentelle data i parameterestimering, utvikling av termodynamiske beregningsrutiner for simuleringsformål.

Læringsutbytte

Kunnskap:
Studenten vet å utføre Legendre-transformasjon av termodynamiske energifunksjoner og vet hvordan disse henger sammen med det minimaliseringsprinsippet som leder til kriteriene for termodynamisk likevekt – både for kjemiske reaksjoner og for multi-fase systemer. Hun vet også om de vanligste fremgangsmåtene for modellering av damp-væske- og væske-væskelikevekter, uttrykt både ved kjemiske potensialer og ved hjelp av fugasitets- og aktivitetskoeffisienter.

Ferdigheter:
Studenten kan implementere et komplett termodynamisk rammeverk basert på enten Helmholtz residualfunksjoner eller eksess Gibbs energimodeller inkludert riktige valg for renkomponente standardtilstander. Hun kan også formulere, og løse, de likningene som beskriver et kjemisk likevektssystem, eller en faselikevekt, uttrykt ved de kjemiske potensialene i blandingen.

Generell kompetanse:
Studenten har en klar forståelse av termodynamisk modellering og termodynamisk likevektsteori inkludert kriteriene for lokal og global fasestabilitet.

Læringsformer og aktiviteter

Ordinære forelesninger (del I) fulgt opp av et individuelt prosjektarbeid (del II). Kollokvier og studentpresentasjoner er obligatorisk i del II.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Praktisk kjennskap til termodynamikk for multikomponente blandinger, numeriske metoder og lineær algebra. Det er en stor fordel om kandidaten har tidligere erfaring med matematisk modellbygging. Programmeringserfaring er også verdifullt.

Forkunnskapskrav

Termodynamikk, fysikalsk kjemi og lineær algebra

Kursmateriell

1) M. Modell and R. C. Reid "Thermodynamics and Its Applications", 2nd ed., Prentice-Hall, Chapter 9 (30 pp.)
2) H. Callen "Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics", 2nd ed., John Wiley (1985), Chapters 3 and 5 (40 pp.)
3) Egne forelesningsnotater (50 pp.)
4) Individuelt valgte artikler (ca. 30 pp.)

Studiepoengreduksjon