化学平衡

• 系が化学平衡にある場合の物理量・化学量を求める

例

• 以下では、酸素とメタンがモル分率1:1で混合した気体の例を考える

import cantera as ct
gas = ct.Solution("gri30.yaml")

A = ct.Quantity(gas, constant="HP")
A.TPX = 300, ct.one_atm, "O2:0.5, CH4:0.5"

print("--- Before equilibration ---")
print(A.report())

print("--- After equilibration ---")
A.equilibrate("TP")
print(A.report())

• 化学反応メカニズムにあたるSolutionクラスから、ある化学量をもつ状態を発生するためにQuantityクラスを呼び出す
• 上記の例では、エンタルピーHと圧力Pが一定となる条件Aを作成する
• Aの初期条件(温度、圧力、モル分率)をクラス属性TPXに割り当てる
• 条件設定後、.equilibrateで平衡化する。この場合、温度と圧力を一定で平衡化している
• 平衡化の前後で質量分率などが変化している

混合気体

• 2種の気体系を混合する場合

import cantera as ct
gas = ct.Solution("gri30.yaml")

A = ct.Quantity(gas, constant="HP")
A.TPX = 300, ct.one_atm, "O2:0.2, N2:0.8"

B = ct.Quantity(gas, constant="HP")
B.TPX = 300, ct.one_atm, "CH4:1"

A.moles = 1

nO2 = A.X[A.species_index("O2")]
B.moles = nO2 * 0.5

M = A + B
print("--- Before equilibration ---")
print(M.report())

print("--- After equilibration ---")
M.equilibrate("TP")
print(M.report())

熱力学量

• 平衡化後の熱力学量を算出する場合

import cantera as ct

# Create a gas mixture
gas = ct.Solution("gri30.yaml")

# Set the state
gas.TPX = 1200, 101325, "CH4:1, O2:2"

# Calculate properties
q1 = ct.Quantity(gas)
enthalpy = q1.enthalpy
entropy = q1.entropy
cp = gas.cp

# Output results
print(f"Enthalpy: {enthalpy:5.3f} J/kg")
print(f"Entropy: {entropy:5.3f} J/kg·K")
print(f"Specific Heat (Cp): {cp:5.3f} J/kg·K")