物理代写|热力学作业代写THERMODYNAMICS代考|EML3007 How Can the First Law Be Applied to Open, Non-Reactive Flow Systems at Steady State?

如果你也在 怎样代写热力学Thermodynamics EML3007这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。热力学Thermodynamics的发展源于提高早期蒸汽机效率的愿望,特别是通过法国物理学家萨迪-卡诺(1824年)的工作,他认为发动机的效率是可以帮助法国赢得拿破仑战争的关键。苏格兰-爱尔兰物理学家开尔文勋爵在1854年首次提出了热力学的简明定义,其中指出:”热力学是关于热与作用在身体相邻部分之间的力的关系,以及热与电的关系的课题。”

 热力学Thermodynamics在热力学中,大型物体集合体之间的相互作用被研究和归类。这方面的核心是热力学系统及其周围环境的概念。一个系统是由粒子组成的,其平均运动定义了它的属性,而这些属性又通过状态方程相互关联。属性可以结合起来表达内能和热力学势,这对确定平衡和自发过程的条件很有用。

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In open systems, the energy balance must account for the fact that entering and leaving matter can import and export considerable amounts of internal energy convectively (by flow). In addition, work (energy) is done on the system by pushing the incoming matter into the system, whereas the system does work on the environment by pushing the outgoing streams into it. This is called flow work $w_{\mathrm{f}}=p_{\text {out }} v_{\text {out }}-p_{\text {in }} v_{\text {in. }}$. In many open systems, e.g. for power generation, a characteristic form of work is shaft work, $W_{\mathrm{s}}$, denoting mechanical work delivered or withdrawn by a rotating shaft as in pumps, compressors or turbines. In these cases, shaft work derives from the pressure difference between the entrance port and exit port of an open system. The internal energy balance (Equation 1.42) must, therefore, now be modified as (Figure 1.4)
$$
\mathrm{d} U=\delta Q-p \mathrm{~d} V+\delta W_{\mathrm{s}}+\left(u_{\text {in }}+p_{\text {in }} v_{\text {in }}\right) \mathrm{d} m_{\text {in }}-\left(u_{\text {out }}+p_{\text {out }} v_{\text {out }}\right) \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$
which may be written as
$$
\mathrm{d} U=\delta Q-p \mathrm{~d} V+\delta W_{\mathrm{s}}+h_{\text {in }} \mathrm{d} m_{\text {in }}-h_{\text {out }} \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$
When adding $\mathrm{d}(p V)$ on either side of this equation, we obtain the enthalpy balance (cf. Equation 1.45)
$$
\mathrm{d} H=\delta Q+V \mathrm{~d} p+\delta W_{\mathrm{s}}+h_{\text {in }} \mathrm{d} m_{\text {in }}-h_{\text {out }} \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$

物理代写|热力学作业代写THERMODYNAMICS代考|How Can the First Law Be Applied to Transient Open Systems with Several Feed and Discharge Points and Multiple Chemical Reactions?

A real example of this kind is provided by a chemical reactor operated in fed-batch mode (“semi-batch” in chemical engineering parlance). As a specific case, we consider a bioreactor containing live cells. There is a constant feed of a medium filling the reactor tank up slowly, but there are also feeds and drains for pH control, aeration and online analysis (see Figure 1.5). In order to simplify the equation, the development assumes constant pressure.

The system is best defined as the liquid phase with the live cells suspended in it but excluding the air bubbles.

The enthalpy balance for this case must allow for varying system compositions, and also for not only two, but several mass-exchange ports with the environment. As a consequence, the balance for open systems (Equation 1.69) must be rewritten as a molar balance and must contain a sum over all feed and discharge ports
$$
\frac{\mathrm{d} H}{\mathrm{~d} t}=\dot{Q}+\dot{W}{\mathrm{st}}+\sum{k} \sum_{\mathrm{B}} H_{\mathrm{B}, k} \dot{n}{\mathrm{B}, k} $$ where $H{\mathrm{B}, k}$ stands for the partial molar enthalpy of B at the $k$-th mass exchange port and $\dot{n}{\mathrm{B}, k}$ represents the molar flow rate of B through the $k$-th mass exchange port. Substituting Equation $1.73$ for $\mathrm{d} H / \mathrm{d} t$ and accounting for a constant pressure $$ m c{p} \frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{d} t}+\sum_{\mathrm{B}} H_{\mathrm{B}} \frac{\mathrm{d} n_{\mathrm{B}}}{\mathrm{d} t}=\dot{Q}+\dot{W}{\mathrm{st}}+\sum{k} \sum_{\mathbf{B}} H_{\mathrm{B}, k} \dot{n}_{\mathrm{B}, k}
$$

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热力学代考

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在开放系统中, 能量平衡必须考虑到这样一个事实, 即进入和离开物质可以对流地(通 过流动) 导入和输出大量的内部能量。此外, 功(能量) 是通过将传入的物质推入系统 在系统上完成的, 而系统通过将传出的流推入其中来对环境起作用。这称为流工作 $w_{\mathrm{f}}=p_{\text {out }} v_{\text {out }}-p_{\text {in }} v_{\text {in. }}$. 在许多开放系统中, 例如发电系统, 一种典型的工作形式 是轴工作, $W_{s}$, 表示由旋转轴交付或撤回的机械工作, 如石、压缩机或涡轮机。在这 些情况下, 轴功来自开放式系统的入口端口和出口端口之间的压力差。因此, 内部能量 平衡 (公式1.42) 现在必须修改为 (图1.4)
$$
\mathrm{d} U=\delta Q-p \mathrm{~d} V+\delta W_{\mathrm{s}}+\left(u_{\text {in }}+p_{\text {in }} v_{\text {in }}\right) \mathrm{d} m_{\text {in }}-\left(u_{\text {out }}+p_{\text {out }} v_{\text {out }}\right) \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$
可以㝍戍
$$
\mathrm{d} U=\delta Q-p \mathrm{~d} V+\delta W_{\mathrm{s}}+h_{\text {in }} \mathrm{d} m_{\text {in }}-h_{\text {out }} \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$
添加时 $\mathrm{d}(p V)$ 在这个等式的两边, 我们得到焓平衡 (参见等式1.45)
$$
\mathrm{d} H=\delta Q+V \mathrm{~d} p+\delta W_{\mathrm{s}}+h_{\text {in }} \mathrm{d} m_{\text {in }}-h_{\text {out }} \mathrm{d} m_{\text {out }}
$$


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这种真实的例子是由以进料间歇模式 (化学工程术语中的“半间歇”) 运行的化学反应器 提供的。作为一个特定的例子, 我们考虑含有活细胞的生物反应器。有一个恒定的进 料, 介质缓慢地填充反应器矱, 但也有用于 $\mathrm{pH}$ 控制, 曝气和在线分析的进料和排水管 (见图1.5)。为了简化方程, 开发假设压力恒定。
该系统最好定义为液相, 其中活细胞悬浮在其中, 但不包括气泡。
在这种情况下, 焓平衡必须允许不同的系统组成, 并且不仅要允许两个, 而且要允许与 环境进行几个质量交换端口。因此, 开放系统的平衡(公式1.69)必须重写为摩尔平 衡, 并且必须包含所有进料和放电端口的总和。
$$
\frac{\mathrm{d} H}{\mathrm{~d} t}=\dot{Q}+\dot{W} \mathrm{st}+\sum k \sum_{\mathrm{B}} H_{\mathrm{B}, k} \dot{n} \mathrm{~B}, k
$$
哪里 $H \mathrm{~B}, k$ 代表 B 在 $k$ – 第 0 个质量交换端口和 $\dot{n} \mathrm{~B}, k$ 表示 $\mathrm{B}$ 通过 $k$ – 第 0 个大规模交换 端口。替换方程 $1.73$ 为 $\mathrm{d} H / \mathrm{d} t$ 并考虑恒定的压力
$$
m c p \frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{d} t}+\sum_{\mathrm{B}} H_{\mathrm{B}} \frac{\mathrm{d} n_{\mathrm{B}}}{\mathrm{d} t}=\dot{Q}+\dot{W} \mathrm{st}+\sum k \sum_{\mathrm{B}} H_{\mathrm{B}, k} \dot{n}_{\mathrm{B}, k}
$$

物理代写|热力学作业代写Thermodynamics代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。



博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。



微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。



计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。



MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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