인터랙티브 암모니아 합성 시뮬레이션

이 실험 소개

암모니아의 평형 수율과 평형에 도달하는 속도 사이의 상충 관계를 살펴보세요. 압력, 온도, 공급 비율을 변경한 다음 촉매를 추가하면 무엇이 달라지고 무엇이 그대로인지 비교해 보세요.

K_{p} = exp [- (Δ H^{\circ} - T Δ S^{\circ}) / (R T)]

엔탈피와 엔트로피를 일정하게 가정하는 근사로 평형이 정해집니다.

Q_{p} = \frac{y _{N H_{3}}^{2}}{y _{N_{2}} y _{H_{2}}^{3}} (P / P^{\circ})^{- 2}

평형 반응 진행도는 선택한 총압에서 반응 지수 Q p가 평형 상수 K p와 같아지는 조건을 만족합니다.

ξ (t) = ξ_{eq} (1 - e^{- k t})

별도의 완화 모델은 상세한 반응 속도론을 주장하지 않고 유한 시간에 걸친 평형 접근을 보여 줍니다.

공급물에는 N₂ 1몰과 선택한 H₂ 대 N₂ 비율에 해당하는 H₂가 포함되며, 초기 암모니아는 없습니다. 이상 기체 모델에서는 압력이 일정하게 유지됩니다.
표준 엔탈피를 −92.22킬로줄, 엔트로피를 −198.75줄/켈빈으로 일정하게 가정하면, 적힌 반응의 평형 상수를 근사할 수 있습니다. 열용량 변화와 기체의 비이상성은 고려하지 않습니다.
현상론적 지수 완화 모델은 계산된 평형 반응 진행도에 가까워집니다. 아레니우스식 속도 척도는 설명을 위한 예시이며, 촉매는 이를 8배로 높입니다.
이 장치는 산업용 반응기나 안전 설계 모델이 아닙니다. 분자 샘플은 조성을 보여 주기 위한 것이며, 수치상의 물질량에서는 질소와 수소 원자가 정확히 보존됩니다.

표시된 수율은 정확한 산업용 예측치인가요?

아니요. 이상 기체 및 열역학적 물성 일정 가정은 경향을 파악하기 위한 것이며, 고압과 열용량의 중요한 영향을 반영하지 않습니다.

촉매가 열역학적 평형 상수를 바꾸나요?

아니요. 촉매는 예시용 완화 속도만 바꾸며, 계산된 평형 반응량은 그대로 유지됩니다.