امتیاز موضوع:
  • 2 رأی - میانگین امتیازات: 2
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
موضوع تحقیق: رابطه مهندسی شیمی با فیزیک
#1
موضوع تحقیق: رابطه مهندسی شیمی با فیزیک

مقدمه...........................................................................................................................1

تاریخچه این رشته........................................................................................................1

تعریف مهندسی شیمی ...............................................................................................3

مهندسی صنایع شیمایی معدنی.......................................................................................6

تعریف وکاربرد علم فیزیک...............................................................................................7

رابطه دروس مهندسی شیمی با فیزیک(شیمی فیزیک وترمودینامیک)...................................................8

اهمیت فیزیک درمهندسی شیمی( ارتباط فیزیک انرژی بالا با سایر علوم)..................................................9

نتیجه گیری.....................................................................................................................10

منابع ومراجع..................................................................................................................11



مقدمه

آشنایی با تاریخچه تکوین هر رشته تحصیلی وبررسی دگرگونیهاوتکامل آن رشته منجر به تبیین بهتر رشته مزبور می شود.دانشجویان مهندسی شیمی معمولا به دنبال یافتن جواب سوالاتی هستند که بتوانند بر اساس آنها هویت رشته خود را دریافته وآنرا به دیگران نیز اعلام کنند.سوالاتی از قبیل:1- رابطه فیزیک با مهندسی شیمی چیست؟ 2- چه حوزه کاری مشترکی بین یک مهندس شیمی ومهندس مکانیک یا الکترونیک(کلا رشته هایی که بیشتر فیزیک می خوانند)وجود دارد؟



تاریخچه

گرچه صنایع شیمیایی موجوددرجهان دارای سابقه ای چندصدساله می باشند،اماتوسعه جدی این صنایع ازقرن نوزدهم میلادی آغازشده است.شاید عامل این توسعه روشنمند را بتوان کشف وجوه مشترک صنایع،ونیاز به افراد تعلیم یافته ومتخصص درزمینه اصول احکام بر فرآورش تولید صنعتی دانست.قابل به ذکراست تاقبل ازنیمه دوم قرن نوزدهم،تولید بسیاری ازمواد باتکیه بر تجربه های افراد ودرمقیاس محدود صورت می گرفت.ازنیمه دوم قرن یادشده تعدادی ازافراد تعلیم یافته دررشته شیمی با تلفیق اطلاعات علمی وصنعتی خویش درتولید صنعتی بعضی موادمهارت وتبحر لازم راپیدا نمودند؛هرچند که اقدامی اساسی در ارایه اصول حاکم برفرآیندهای تولید مواد شیمیایی ازجانب آنان صورت نگرفت.

اولین اقدام اساسی درترتیب وتدوین اصول موضوعه وحاکم برفرآیندهای شیمیایی توسط جورج دیویس انگلیسی صورت گرفت.وی متوجه این نکته شده بود،که تحلیل وتبیین برخی از مسایل مهندسی نیازهمزمان شیمی وفیزیک دارد.براین اساس درسال 1880 پیرامون موضوع یادشده سخنرانی نمود.

باروشن شدن بیش از پیش اهمیت مهندسی شیمی درصنعت کم کم مراکزی جهت پرورش نیروی متخصص دراین رشته به وجود آمد.برای اولین بار لویس نورتن استاد شیمی صنعتی،به سال1888 درانستیتو ماساچوست MIT ایالات متحده آمریکا رشته مهندسی شیمی را پایه گذاری نمود.دراین رشته جنبه هایی از کاربری همزمان علم شیمی ومهندسی میکانیک درفرآیندهای شیمیایی (chemical processes ) تدریس می شد.در سال 1881 اولين درس در زمينه مهندسی شيمی در انيستيتو تکنولوژی ماساچوست امريکا (MIT)توسط پروفسور نورتون در دانشکدهءمکانيک تدريس شد.وی استاد درس شيمی صنعتي بود.علت ارائهء چنين درسی افزايش روزافزون صنايع شيميايی بود و بايد تعيين فرايند ساخت و چگونگی بهره برداری به نحوی رضايت بخش صورت می‌گرفت.ساخت چنين صنايعی بايد به دست مهندسانی که اطلاعات کافی دربارهء فرايندهای شيميايی داشتند صورت می گرفت.درآن زمان طراحی و نظارت بر ساخت اين قبيل صنايع به دو صورت انجام پذير بود

الف) به کمک شيمی دان ها که از تئوريهای آزمايشگاهی مطلع بوده ولی اطلاعات مهندسی وتجارب آنها کافی نبود.

ب) توسط مهندسان مکانيک که تجربهء طراحی داشتند ولی از کم وکيف تئوری فرايند مطلع نبودند

در نتيجه هر حوزه به تنهايی درک و برداشت کاملی از طراحی و فرايند صنايع شيميايی نداشتند و به ناچار از هر دو حوزه استفاده می شد تا با تبادل اطلاعات وهمکاری بين آنها طراحی و ساخت واحد شيميايی صورت پذيرد.چنين وضعی يعنی استفاده از شيمی دان ها ومهندسان مکانيک در طراحی و ساخت واحد توليدی در آلمان مورد توجه بوده است.يعنی اين که برای ساخت و يا طراحی يک فرايند شيميايی بخشهای مهندسی مکانيک و علوم شيمی در کنار يکديگر قرار می گرفتند.از شواهد چنين بر می آيد که برای هماهنگ و يکنواخت کردن طراحی و ساخت لازم بود که از اين دو حرفه (شيمی و مهندسی مکانيک) در يک مجموعه ترکيب شود.

فارغ التحصيلان چنين رشته ای که اطلاعات مربوط به فرآيندهای شيميايی و طراحی را با هم دارند قادر به طراحی ساخت و نظارت بر یک فرایند شیمیایی خواهند بود.بر اساس اين ايده بود که درس شيمی صنعتی و بعضی از تجربه های آزمايشگاهی ارائه گرديد.در اين مقطع متخصصانی در دانشگاه آموزش می دیدند که تحت عنوان شیمی صنعتی یا صنایع شیمیایی فعالیت میکردند.به تدریج که صنایع شیمیایی پیشرفت کردنیاز به متخصصانی که به هر دو حوزه تسلط داشته باشند بیشتر شده و مطالعه دروسی که بتواند نیاز صنایع شیمیایی را برآورده کند در دستور کار استادان دانشگاه ها قرار گرفت و دوره ها یی با نام "مهندسی شیمی مدرن"تاسیس شد.
توسعه روز به روز صنایع شیمیایی و احساس نیاز مبرم به مهندسان شیمی دانشگاهها را بر آن داشت تا اقدام به تاسیس دانشکده های مهندسی شیمی مستقل از دانشکده های مکانیک کنند.
برای مثال پیشرفت صنایع شیمیایی در امریکا به حدی بودکه در سال 1910 تولید مواد شیمیایی در این کشور بیشتر از مجموع تولیدات مواد شیمیایی در آلمان و انگلیس شد که این پیشرفت سریع را مدیون توجه حاضر محافل علمی امریکا به حرفهء مهندسی شیمی می دانند.در این میان در ایران اولین بخش مهندسی شیمی در سال 1325 در دانشکده فنی دانشگاه تهران شروع به کار کرد.امروزه دامنه رشته مهندسی شیمی بسیار وسعت یافته است.شاخه هایی در بیو تکنولوژی که هم اکنون در دنیا به عنوان یک"" فناوری برتر""مطرح شده است.مثل کاربرد آنزیمها در بهبود فرایندو....مهندسی پزشکی در مهندسی شیمی.تصفیهءپسابها کنترل فرایندهاو..... از زیر شاخه های مهندسی شیمی محسوب می شوند.گسترش و پیشرفت این قبیل شاخه ها نشان دهندهء آن است که مهندسی شیمی دیگر نه تنها تخصصی در شیمی و مکانیک نیست بلکه دامنه اش بسیار فراتر از این رشته ها می باشد.



تعریف مهندسی شیمی

اصطلاح مهندسی شیمی نخستین بار درسال 1880 میلادی توسط جرج دیویس درشهرمنچستر انگلستان وطرح گردید.

تعریف هر علمی درآغاز آموزش آن، موجب پیدایش ذهنیتی روشن ازآن علم می شود.درارایه تعریف یک علم ازموضوع،مسایل،غایت وفایده آن علم استفاده می شود.بر این اساس کمیته مهندسی شیمی ستاد انقلاب فرهنگی تعریف زیررا ارایه نموده استSmile)مهندسی شیمی،فن کاربرد علوم پایه جهت پیاده سازی فرآیندهای شیمیایی وفیزیکی درمقیاس صنعتی می باشد.))

همچنین انجمن مهندسین شیمی آمریکا،تعریف زیررا ارایه نموده است:

)) مهندسی شیمی تلفیقی از به کارگیری اصول علم شیمی وفیزیک با توجه به جنبه های اقتصادی حاکم برفرآیندهای مربوط به تغییر حالت،فرآیندهای ترکیبی وفرآیندهای انتقال انرژی می باشد.))

اولین تعریف ازمفهوم روشنتری برخوردار است.با توجه به آن می توان گفت که مهندسی شیمی،شاخه ای ازمهندسی است که عملیات مربوط به تغییرات فیزیکی وشیمیایی مواد را طراحی ونظارت می کند.

مي توان از تعريف زير نیزستفاده كرد:

((طراحي فرايند براي صنايع شيميايي، جهت تبديل مواد اوليه به فرآورده هاي با ارزش افزوده))

با توجه به زیرساخت های محکم مهندسی شیمی (اصول فیزیکی وشیمیایی)،امکان نقش پذیری بیشتر مهندسی شیمی دررشد،توسعه واداره فناوریهای موردنیاز وجوددارد.به همین دلیل دایره کارآیی موفقیت آمیز مهندسین شیمی بسیارگسترده ومتنوع می باشد.

حضور فعال وکارآمد مهندسی شیمی درپژوهش وتحقیق پیرامون فرآیندهای نوین تولید،طراحی فرآیندهای تولید،طراحی دستگاههای به کارگرفته شده درفرآیندها،فعالیتهای توسعه بخش فرآیند،نظارت برتولید ورفع مشکلات فنی ورفع معایب دستگاهها حاکی ازگستردگی وتوانمندی رشته مهندسی شیمی ازآغاز تاپایان یک فرآیند تولید می باشد. تاسیس نخستین دانشکده مهندسی شیمی درسال 1920 دردانشگاه MIT همراه بارویکرد جدی به صنایع نفت وپتروشیمی در دهه 30میلادی،رشدسریع مهندسی شیمی رادرپی داشت.درواقع تمام فناوریهای جدید صنایع یادشده وتولید انبوه محصولات متنوع نفتی وپتروشیمی مدیون رشته مهندسی شیمی می باشد.مهندسین شیمی با اخذ پیشرفتهای علم شیمی وفیزیک وبه کارگیری آنها درایجاد فنون جدید،گرایشهای گونانی ازکاربریاین رشته به وجود آوردند. صنایع فرآوری نفت،پتروشیمی ومحصولات میانی،صنایع گاز،دارویی،رنگ،موادشوینده،سموم دفع آفات، صنایع شیمیایی معدنی ازقبیل سیمان،گچ،آهک،شیشیه،سرامیک،کاشی،صنایع سلولزی ازقبیل کاغذ،مقوا،صنایع غذایی از قبیل قند،شکر،موادتخمیری،نوشابه،روغن ها،صنایع فرآورش چرم وپوست ومواد منفجره،صنعت تصفیه پساب ها،علوم هسته ای،زیست محیطی،زیست پزشکی،کاتالیزورها،پلیمرها(بسپارها)، کنترل فرآیندها،کنترل کیفیت،بیوتکنولژی واخیرا نانوتکنولوژی ازگرایشهای بسیارمتنوع مهندسی شیمی حکایت می کنند.حضورفعال وکارای یک مهندس شیمی درتمامی زمینه های یادشده مدیون زیرساختهای علمی محکم این رشته میباشد. علاقه عميق به رياضی، فيزيک و شيمی برای موفقيت در اين رشته ضروری است. چون مهندسي شيمی بر پايه اين سه علم بنا شده است. در نتيجه تفکر تحليل گرانه و سيستماتيک، حل مسايل و داشتن ابتکار ضروری است. در حالي كه يك مهندس شيمي قبل از آن كه يك شيميدان باشد يك مهندس است! مهندسي كه كمي شيمي مي‌داند. مهندسي كه كشفيات آزمايشگاهي شيميدان ها را تا توليد در مقياس صنعتي توسعه مي دهد. مهندسي كه فرايند طراحي مي كند. مهندسي كه تجهيزات براي فرايندهاي شيميايي، بيولوژيكي و زيست محيطي طراحي مي كند. به عبارت ديگر مهندسي شيمي يكي از رشته هاي مهندسي است نه يكي از گرايش هاي رشته شيمي.

مهندسی شیمی کاربرد علم، ریاضیات و اقتصاد در فرآیند تبدیل مواد خام به مواد باارزش‌تر یا سودمندتر است.

مهندسی شیمی عمدتاً در طراحی و نگهداری فرآیندهای شیمیایی برای تولید انبوه به کار می‌رود. به این بخش از مهندسی شیمی، مهندسی فرآیند گفته می‌شود. تفاوت شیمی و مهندسی شیمی را می‌توان با یک مثال درباره آب پرتقال بیان کرد! یک شیمیدان با کار در آزمایشگاه، راه‌های مختلفی را برای استخراج آب پرتقال مطالعه و کشف می‌کند. ساده‌ترین راه شناخته شده برای این کار، دو نیم کردن پرتقال و فشردن آن است. راه پیچیده‌تر، کندن پوست پرتقال، خرد کردن آن و جمع‌آوری آب پرتقال است. شرکتی یک مهندس شیمی را استخدام می‌کند تا برایش یک واحد تولید هزاران تن آب پرتقال در سال طراحی کند. مهندس شیمی همه راه‌های موجود تولید آب پرتقال را مطالعه و ارزیابی اقتصادی می‌کند. با آن که آبگیری دستی ساده‌ترین راه است، اما از لحاظ اقتصادی استخدام صدها نفر برای این کار به صرفه نیست. بنابراین روشی ارزان‌تر انتخاب می‌شود. این مثال نشان می‌دهد که ساده‌ترین روش آزمایشگاهی لزوماً اقتصادی‌ترین روش تولید انبوه نیست.

فرآیندهای مجزایی که توسط یک مهنس شیمی به کار گرفته می‌شوند (مانند تقطیر، استخراج و ...)، عملیات واحد نام داشته و شامل واکنش شیمیایی، عملیات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال اندازه حرکت هستند. این فرآیندها برای سنتز شیمیایی یا جداسازی شیمیایی با هم ترکیب می‌شوند.

سه قانون فیزیکی اساسی در مهندسی شیمی، اصل بقای جرم، اصل بقای انرژی و اصل بقای اندازه حرکت هستند. انتقال ماده و انرژی در یک فرآیند شیمیایی با استفاده از موازنه جرم و انرژی برای کل واحد، عملیات واحد یا بخشی از آن ارزیابی می‌شود. مهندسین شیمی اصول ترمودینامیک، سینتیک واکنش و پدیده‌های انتقال را به کار می‌گیرند.

مهندسی شیمی نوین، گستره‌ای فراتر از مهندسی فرآیند را در بر می‌گیرد. هدف اصلی مهندسی شیمی استفاده از دانش شیمی در خلق مواد و محصولات بهتر برای دنیای امروز است. امروزه مهندسین شیمی علاوه بر فرآیندهای تولید مواد اولیه پایه، بلکه در تو سعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون هوافضا، خودروسازی، پزشکی، صنایع الکترونیک، کاربردهای محیط زیست و صنایع نظامی است. به عنوان مثال‌هایی از این محصولات می‌توان به الیاف، منسوجات و چسب‌های بسیار قوی، مواد زیست‌سازگار و دارو‌های جدید اشاره کرد. امروزه مهندسی شیمی ارتباطی تنگاتنگ با علوم زیست‌شناسی، مهندسی پزشکی و اغلب شاخه‌های مهندسی دارد.

تقريبا هر چيزي را كه شما در زندگي روزمره به كار مي‌بريد (اعم از پلاستيك، فلز، پارچه، كاغذ، غذا، لوازم آرايش، دارو و ...) به كمك مهندسين شيمي ساخته مي شود.

اين حرفه طيف وسيعي از فعاليت ها را در بر مي‌گيرد. به اين دليل نمي توان اين رشته را به صورت عمومي در يك يا چند جمله به طور كامل تعريف كرد. زيرا با هر جمله اي كه اين رشته تعريف شود طيف وسيعي از قابليت هاي مهندسين شيمي ناگفته مي ماند. در ضمن با گذشت زمان و به وجود آمدن جنبه هاي تازه قابليت هاي مهندسين شيمي اين تعريف براي هميشه كامل نخواهدماند. توانايي‌هاي یك مهندسي شيمي را به طور خلاصه می توان به صورت ذيل دسته بندي كرد: - داشتن شناخت كافی از فرآيندهاي فيزيكي و شيميايي متوالي در مسير توليد - طراحي سيستم‌ها و دستگاه‌هاي مورد نياز در اين مسير - بهينه كردن سيستم از نظر اقتصادي و ارتقاء كيفيت فرآورده ها و ... به نظر مي آيد با این توانايي ها، مهندسين شيمي مي توانند كاربردهاي فراواني در عرصه هاي صنعتي و در زمينه هاي گوناگون داشته باشند و حقيقت نيز چنين بوده است. از جمله اين كاربردها مي توان به موارد ذيل اشاره كرد:

- صنايع نفت، گاز و پتروشيمي

- صنايع شيميايي( رنگ، مواد شوينده و … )

- صنايع معدنی غير فلزي (سيمان، گچ، شيشه، سراميك و … )

- صنايع سلولزي (كاغذ، مقوا، چوب )

- صنايع غذايي و دارويي

- صنايع فرآوري چرم و پوست

- تصفيه آب و پساب و …



مهندسی شیمی صنایع معدنی

در تقسیم بندی صنایع شیمیایی،بخش قابل توجهی ازاین صنایع را تحت عنوان ((صنایع شیمیایی معدنی )) نام گذاری می نمایند.این نام گذاری اغلب درمقابل ((شیمی آلی)) که اساس آنرا هیدروکربن ها ومشتقات نفتی تشکیل می دهند،بیان می گردد.اکتشاف واستخراج مواد معدنی به رشته معدنی برمی گردد،اما فرآورده های مواد معدنی در حیطه مهندسی شیمی گرایش صنایع شیمیایی معدنی قرار دارد.هرکارخانه تولید مواد غیرآلی مثل سیمان،گچ،شیشه نسوز ودیرگداز دارای یک فرآیند است یعنی اززمانی که مواد اولیه وارد کارخانه می شود تازمانی که محصول خارج می گردد فرآیندی روی آن انجام می شود که طراحی این فرآیند برعهده مهندس شیمی صنایع شیمیایی معدنی است.

محصولات صنایع شیمیایی معدنی کاربرد بسیارگسترده ای درزندگی ودیگرصنایع اعم از شیمیایی یا غیر شیمیایی دارند.در کل به کلیه واحدهای صنعتی که پس از استخراج مواد کانی، در فرآورش مواد معدنی به کار گرفته می شوند، صنایع معدنی می گویند. عمده ترین این صنایع عبارتند از:

- صنعت سیمان

- صنعت گچ

- صنعت آهک

- صنعت کاشی وسرامیک

- صنعت شیشه سازی



تعریف وکاربرد علم فیزیک

واژه فیزیک برگرفته ازواژه باستانی یونانی physis به معنای طبیعت وماهیت است. فيزيك براي هر نوجوان مدرسه رفته‌اي نامي مأنوس و علمي مقبول و جذاب است. ريشه اين مقبوليت در نحوه نگرش فيزيك به طبيعت محيط بر ماست. اين علم به بحث درباره مفاهيمي مي‌پردازد كه كاملاً دقيق و ازنظر ادراك قابل تجسم و عموماً ملموس‌اند. علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می‌کند. مفاهیم بنیادی پدیده‌های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می‌شوند. این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می‌شوند، بطوری که قوانین فیزیک و روابط ریاضی باهم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دوتایی قادرند کلیه پدیده‌های فیزیکی را توصیف نمایند. هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بی‌سواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می‌کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و ... نمونه‌هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می‌باشند. پدیده‌های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و ... همه با فیزیک توجیه می‌شوند.برنامه‌های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و ... با کمک فیزیک مخابره می‌شوند.با این نمونه‌های ساده می‌توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می‌شود. فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتمها را توصیف می‌کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ،مهندسی شیمی، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و.......

فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و ... نیز کاربرد فراوان دارد. اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک در سایر علوم و رشته‌ها را نمایان می‌کند.

امروزه هدفی که فیزیک،همانند دروان یونان باستان،یافتن ماهیت وطبیعت بنیادی هر چیزی است.گسترش دانش فیزیک تاثیر زیادی بر زندگی ماداشته است.مطالعه هربخش ازجهان پیرامون ما؛چه کوچک وچه بزرگ،چه جاندار چه بی جان، بدون دانش فیزیک میسر نیست.



رابطه دروس مهندسی شیمی با فیزیک

حدود40 درصد از دروس مهندسي شيمي با بقيه رشته هاي مهندسي يكسان است (15 درصد دروس عمومي، 20 درصد دروس پايه (رياضي و فيزيك) و 10 درصد دروس مهندسي عمومي). 15درصد از دروس مهندسي شيمي مربوط به رشته شيمي است. 45 درصد از دروس مهندسي شيمي مربوط به دروس اصلي (30 درصد) و اختياري مربوط به گرايش (15 درصد) است.

دروس اصلي اين رشته عبارتند از :

موازنه ماده و انرژي، ترموديناميك، مكانيك سيالات، انتقال حرارت، انتقال جرم، سينتيك وطراحي راكتور، كاربرد رياضيات در مهندسي شيمي، كنترل فرآيندها، عمليات واحد و طرح و اقتصاد مهندسي. از کلیه این دروس اعم از اصلی وپایه یک مهندس شیمی باید دروس فیزیک 1 و2 ،ترمودینامیک 1و2، مکانیک سیلات 1و2 و شیمی فیزیک به همراه آزمایشگاه هایشان را که حداقل 20 واحد می شوند را سپری کند که این نشان دهنده اهمیت فیزیک در مهندسی شیمیست. دروس پایه واصلی که مرتبط با فیزیک می باشد و برای مهندسی شیمی(سر فصلهای مربوطه) قرارداده اند باعث می شود که فرد در دروس بعدی و اصلیتر زمینه ای ودرکی از آن داشته باشد.لذا می توان گفت که فزیک یکی از زیرساختهای بسیار مهم این رشتست که باید خوب آنرا شناخت ودرک کاملی از آن داشت.

شیمی فیزیک پایه‌ای‌ترین شاخهٔ شیمی است شاخه‌ای که می‌توان قانونگاه شیمی نامید. این علم درای دانشمندان بنامی چون گیبس، هلمهوتز، آرنیوس، نرنست، شرودینگر و ... می‌باشد. این علم با فیزیک رابطه‌ای نزدیک دارد. ارتباط شیمی فیزیک با سایر علوم، کاربردهای اقتصادی و اجتماعی این علم را بیان می‌کند. به عنوان مثال، با مطالعه الکتروشیمی، به پایه و اساس پدیده‌های طبیعی مانند خوردگی فلزات پی برده و می‌توان از ضررهای اقتصادی و اجتماعی چنین پدیده‌هایی جلوگیری کرده و یا این پدیده‌ها را به مسیری مفید برای جامعه سوق داد. علاوه بر آن، کاربرد قوانین ترمودینامیک مانند نقطه یوتکتیک در جلوگیری از ضررهای جانی و مالی پدیده‌های طبیعی مانند یخ بندان بعد از بارش برف، بسیار مفید می‌باشد.

مکانیک شاخه ای ازفیزیک است که به بررسی حرکت وسکون اجسام دراثر نیروها می پردازد.هیچ مبحثی به اندازه مکانیک درتحلیل مهندسی نقش ندارد.تاریخ مهندسی با مکانیک آغاز می شود.پژوهشها وپیشرفتهای امروزی در زمینه های مهندسی شیمی مثل جریان سیالات،کنترل اتوماتیک،رفتار مولکولها واتمها وذرات زیراتمی قویا به اصول بنیادی مکانیک وابسته است.درک عمیق مکانیک شرط اصلی کار دراین زمینه ها وبسیاری زمینه های دیگر است.

با توجه به اینکه 75%زمین را آب وتمام اتمسفر آنرا هوا پوشانده است،دامنه مکانیک سیالات چنان وسیع است که هر انسان آن را لمس می کند.تقریبا تمامی انواع انرژیهای الکتریکی ازجریان آب یا جریان بخار ایجاد می شوند.تمام مسایل احتراق با حرکت سیال توام است.همچنین مسایل منابع آب،حرکات پرتابی وجریان لوله های گاز ونفت (پتروشیمی) ودیگر مایعات همگی از معادلات جریان سیال پیروی می کنند.

در ترمودینامیک تبدیل یک نوع ازانرژی به نوع دیگر مورد بررسی قرار می گیرد.بر قوانین ترمودینامیک نتایج عملی مهمی مرتبط است.در واقع موازنه انرژی تعریف دیگری از قانون اول ترمودینامیک است.قانون دوم ترمودینامیک نیز بیانگر این حقیقت است که در فرآیندهای انتقال حرارت، انرژی ازمنبع گرمتر به منبع سردتر انتقال می یابد.با بررسی ترمودینامیکی یک فرآیند،قابلیت انجام وبازدهی آن تعیین می شود.همچنین از علم ترمودینامیک برای تعیین ترکیب فازهای درحال تعادل وپیش بینی توزیع اجزای شیمیایی فازها ی درحال تعدل با یکدیگر استفاده می شود.

تقریبا در کلیه فرآیندهای شیمیایی،جابه جایی سیال(گاز ومایع) صورت می گیرد.انرژی لازم برای حرکت سیال توسط پمپ،کمپرسور و دمنده که مکانیکی هستند وبه فیزیک مرتبطند تامین می شود.لازمه استفاده بهینه از دستگاههای یاد شده،آگاهی به اصول ترمودینامیک ومکانیک سیالات می باشد.



اهمیت فیزیک درمهندسی شیمی

اصول رشته فیزیک انرژی بالا بر اساس چندین رشته مختلف از علوم مانند فیزیک ، شیمی ، ریاضیات ، اقتصاد ، مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی شیمی ‌بنا نهاده شده است. بنابراین ، برای اشراف کامل یافتن بر موضوع نیاز به آگاهیهای وسیعی از موضوعات مختلف وجود دارد. تنوع و گستردگی موضوع از یک طرف و تازه و جوان و نوپا بودن علم فیزیک انرژی‌های بالا سبب شده است که تعداد افراد متخصص در این رشته در مقایسه با سایر رشته‌ها کمتر باشد.
همچنین چون انرژی هسته‌ای و فرایندهای هسته‌ای به صورت گسترده و وسیع در فیزیک هسته‌ای مورد بحث قرار می‌گیرند، لذا این علم با فیزیک هسته‌ای ارتباطی تنگاتنگ دارد. البته شاخه‌های مختلف علم فیزیک مانند ترمودینامیک ، فیزیک راکتور ، فیزیک فضا و سایر شاخه‌های فیزیک نیز با این علم مرتبط هستند.

یک مهندس شیمی با تلفیق ریاضی وفیزیک وشیمی از شگردها وتواناییهای زیادی برخوردار است. مهندسين شيمی با استفاده از اصول فيزيک، شيمی و رياضی فرايندهای توليدی شيميائی را در مقياسهای بزرگ طراحی می کنند هر فرآیند شیمیایی شامل مراحلی است، که درطی آن مراحل تغییرات فیزیکی و شیمیایی اتفاق می افتد.تغییرات شیمیایی نتیجه واکنشهای شیمیایی هستند که درانواع مختلفی از واکنشهای شیمیایی انجام می گیرند.از عوامل موثر درطراحی واکنشها می توان به سرعت واکنشها،تعادل شیمیایی وسرعت جریان سیال اشاره نمود .

در یک فرآیند شیمیایی تمامی مراحل با واکنش شیمیایی همراه نیستند،به عنوان مثال هم زدن واختلاط مواداولیه،جداسازی وخالص نمودن موادحاصله تغییراتی فیزیکی هستند.مبانی نظری تغییرات فیزیکی موجود در فرآیندهای فیزیکی موجود در فرآیندهای شیمیایی در درس عملیات واحد ارایه می گردد.

برای نظارت وکنترل فرآیندهای شیمیایی دانستن کمی سرعت جریان،ترکیب اجسام، فشار ودما مورد نیاز می باشد.برای دستیابی به ارقام مورد نیاز از دستگاههای اندازه گیری که مبتنی بر علم فیزیک وکاربرد آن می باشند کمک گرفته می شود.تمام دروس رشته مهندسی شیمی به نوعی به علم فیزیک و کاربرد گسترده این علم نه تنها در این رشته بلکه در تمام رشته های مهندسی برمی گردد و دراینجاست که این علم اهمیت پیدا می کند

اسامی برخی از دستگاههای فیزیکی که با مهندسی شیمی مرتبطند:

1- انواع پمپ ها

2-. انواع کمپرسورها

3- انواع دمنده ها

4- انواع کوره ها

5- انواع راکتورهای شیمیایی



نتیجه گیری



مهندسی شیمی گرایش صنایع شیمیایی معدنی ودر کل مهندسین شیمی با سپری کردن دروس مرتبط با فیزیک که ذکر شد، با پیاده کردن این علم در وسعت کارخانه در دستگاههایی که به نوعی در انها تغییرات فیزیکی انجام می شود،به این علم وسیع ونامحدود با ذهنیتی که از دروس مرتیط فیزیک دارند رونق داده وآن را در کارخانه ها عملی وکاربردی می کنند. اینجاست که ضرورت تدریس این درس در رشته مهندسی شیمی(کلیه گرایشها) معلوم می شود ویک مهندس شیمی باید در این درس ودروس مرتبط با آن به خوبی شیمی و ریاضی قوی باشد تا بتواند سیستمها ودستگاههای مذکور را تحلیل وبررسی کند.



منابع ومراجع



1- کتاب آشنایی با مهندسی شیمی تالیف محمد نصیری ونادر مختاریان

2- کتاب آشنایی با مهندسی شیمی تالیف دکتر سیدحسین نوعی

3- سایت ..irhttp://www.iust.ac

4- سایت http://www.academist.ir

5- سایت http://www.mchemicaleng.blogfa.com

6-سایت http://www.daneshname.roshd,ir
پاسخ
 سپاس شده توسط مهسا.م ، نوید خزدوز


موضوعات مرتبط با این موضوع...
موضوع نویسنده پاسخ بازدید آخرین ارسال
  فیزیک جدید و پیشرفت فیزیک محمد صالحی 0 104 26-02-2014، 01:43 PM
آخرین ارسال: محمد صالحی
  شیمی فیزیک را بهتر بشناسیم محمد صالحی 0 91 26-02-2014، 01:41 PM
آخرین ارسال: محمد صالحی

پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان