Como adicionar a dependência de entalpia à taxa de concentração para uma reação de dois componentes
Cinética de cura com diferentes proporções de epóxi/amina
Sistema de cura de dois componentes DSC
Este guia é a segunda parte da série de guias do usuário sobre os sistemas de fusão de dois componentes da DSC:
Parte 1. Como analisar a reação de dois componentes dependendo das concentrações dos componentes.
Parte 2. Como adicionar a dependência de entalpia à relação de concentração (reação de dois componentes dependendo das concentrações dos componentes) - este guia.
Introdução
A taxa da reação de dois componentes A + B → C depende não apenas da temperatura, mas também das concentrações dos compostos reagentes A e B. A alteração da proporção da concentração inicial leva à alteração da taxa de reação e da entalpia da reação.
Neste guia "Como fazer", a dependência da entalpia na proporção da concentração será adicionada ao Modelo cinéticoModelo cinético é o termo geral que contém o esquema (estrutura) das etapas individuais de reação em uma reação química de várias etapas, tipos de reação e parâmetros cinéticos dessas etapas.modelo cinético comum, dependendo tanto da temperatura quanto das concentrações.
Carregar o projeto de dados de amostra
Início Kinetics Neo. Clique em Open (Abrir ) no menu do lado esquerdo e, em seguida, selecione Samples (Amostras).
Selecione o diretório DSC_Epoxy+Amine_Concentrations e o arquivo com os dados DSC_Epoxy+Amine_Concentrations_Analysis.kinx2
No Project Panel, localize Analysis, seção Model Based, selecione o modelo All Measurements.
Esse é um modelo cinético para o sistema epóxi/amina que depende da temperatura e da proporção epóxi/amina.
O modelo calcula o Grau de conversãoO grau de conversão α na cinética química é o parâmetro sem dimensão dependente do tempo do processo cinético, como reação química ou cristalização, que mostra que parte dele já foi concluída.grau de conversão em relação à área do pico para determinadas concentrações e sempre significa 100% de conversão no final do pico. Selecione Conversion (Conversão ) na barra de ferramentas da faixa de opções para ver a conversão de todas as 12 curvas.
Defina a Entalpia Máxima para todas as medições
Mostre cada medição nos dados de origem e descubra qual delas tem a entalpia máxima. No projeto atual, é a medida 1_1_5K.txt
Aqui a área é -546,669 J/g.
Para a última medição, ative a possibilidade de editar a área de pico e defina o valor -550:
Faça o mesmo para todas as medições nos dados de origem.
Selecione todos os dados de origem e veja a conversão. Agora todas as conversões são calculadas com relação ao valor máximo de 550J/g.
Observa-se que a diminuição da concentração duas vezes para Epóxi não fornece a mesma entalpia que a diminuição da concentração para Amina também duas vezes.
Selecione o modelo All Measurements (Todas as medições ) e, no painel Properties (Propriedades ), role para baixo até Area (Área) e marque Show Range (Mostrar intervalo). Todos os valores experimentais na tabela são diferentes:
Digite -550 para AutoFill e clique em Set (Definir). Agora todos os valores da tabela são preenchidos com o valor -550J/g. O mínimo e o máximo são recalculados de forma correspondente e também são iguais para todas as curvas:
Parâmetro de uso para Entalpia
No Properties Panel, localize a seção Parameters e marque Show Range.
Para o parâmetro kEnthalpy , defina os valores:
- 1
- 0
- 20
... (como na Figura) e clique em Recalculate (Recalcular):
Se kEnthalpy=0, ele não será usado.
Para o parâmetro kEnthalpy, defina o valor 0,2 e clique em Recalculate (Recalcular). Agora os valores finais das curvas simuladas estão muito mais próximos dos valores experimentais.
Para acelerar o cálculo, você pode manter apenas as 6 curvas com taxas de aquecimento de 2,5 e 10K/min no painel Project, seção Source Data:
No painel Project (Projeto), selecione o modelo All Measuremets (Todas as medidas).
No painel Properties (Propriedades ), selecione Optimize Fit To Conversion (Otimizar ajuste à conversão) e, em seguida, role para baixo até Model Operation (Operação do modelo) e clique em Optimize (Otimizar). Isso demora um pouco porque o número de parâmetros é muito alto.
No painel Properties (Propriedades ), selecione Optimize Fit To Signal (Otimizar ajuste ao sinal), role para baixo até Model Operation (Operação do modelo ) e clique em Optimize (Otimizar ) novamente.
O resultado apresenta uma boa concordância entre as curvas simuladas e as experimentais.
Como alternativa, você pode fazer o mesmo para todos os dados de origem: e obter o resultado para todas as 12 curvas:
O eixo vertical tem o valor de 0 a 1 e significa o fator da entalpia atual em relação à entalpia máxima da reação na proporção ideal de concentração.
O valor do parâmetro kEnthalpy para a proporção de massa é diferente de kEnthalpy para a proporção de mol.
Previsão para uma determinada taxa de concentração
Na barra de opções, selecione Time (Tempo ) para o eixo x. No painel Project (Projeto), selecione Simulation - Prediction - Multiple Step (Simulação - Previsão - Múltiplas etapas), insira o programa de temperatura para previsão, defina as Concentrações1:1 e clique em Calculate (Calcular). A curva de temperatura tracejada pode ser mostrada clicando na caixa de seleção Termperature (Temperatura) no painel Properties (Propriedades ):
Para concentrações1:10, a entalpia final é cerca de 0,4 da entalpia máxima:
Para concentrações de10:1, a entalpia final é apenas cerca de 0,12 da entalpia máxima:
