a1)1,26 mol.% a2)50,34 mol.% b1)1,23 mol.% b2)53,85 mol.%.

Výpočet proveďte pomocí rovnice

kde K_φ  je definováno vztahem:

Parametr φ představuje fugacitní koeficient.

V případě tlaku 101,3 kPa se plyny chovají ideálně, jejich fugacitní koeficienty jsou jednotkové . Pro tlak 16 MPa získáme fugacitní koeficienty dusíku a amoniaku odečtem z generalizovaného diagramu fugacitních koeficientů; potřebné kritické veličiny najdeme v tabulkách, fugacitní koeficient vodíku je zadán.

Ze vztahu (6.2) je zřejmé, že složení rovnovážné směsi bude u reakce v plynné fázi ovlivněno tlakem pouze v případě že parametr Δν je nenulový (tedy pro reakce s rozdílnou sumou stechiometrických koeficientů produktů a výchozích látek). Protože rovnovážná konstanta zůstává i při změně tlaku stálá(viz volba std. stavu), musí se změnit poměr látkového množství produktů a výchozích látek. Všimněte si, že tento poměr lze změnit i ředěním reakční směsi inertem - diskutujte vliv přidání inertu ve srovnání se zvýšením celkového tlaku.
a) Řešení pro ideální chování plynné směsi
Vztah pro rovnovážnou konstantu uvedené reakce má za předpokladu ideálního chování plynné směsi tvar

Jako základ výpočtu zvolíme 1 mol dusíku. Látkovou bilanci uspořádáme do tabulky:

Tento výraz upravíme tak, abychom při výpočtu rozsahu reakce získali kvadratickou rovnici:

Ad 1. Dosazením hodnoty rovnovážné konstanty a tlaku p = 101,3 kPa do předchozího výrazu dostaneme:

Po úpravě rezultuje kvadratická rovnice

která má řešení ξ = 0,02429. Obsah amoniaku vypočítáme z látkové bilance

Ad 2. Pro tlak 16 MPa:

Po úpravě obdržíme

která má řešení ξ = 0,6697. Obsah amoniaku opět vypočítáme z látkové bilance

Tlak 16 MPa je samozřejmě příliš veliký na to, aby mohl být přesně vystižen modelem ideálního chování. Nicméně výsledky jasně ukazují, jak může tlak významně ovlivnit výtěžek u plynných reakcí, kde se liší suma stechiometrických koeficientů produktů a výchozích látek (Δν je různé od nuly). Pokud je Δν záporné (stávající případ, suma stechiometrických koeficientů výchozích látek je vyšší než pro produkty), zvýšení tlaku podporuje přeměnu výchozích látek na produkty. Pokud je Δν kladné, je vliv tlaku opačný. Jak veliké chyby jsme se dopustili použitím ideálního modelu pro tlak 16 MPa ukazuje následující řešení.

b) Řešení pro reálné chování plynné směsi

Vztah pro rovnovážnou konstantu má v daném případě tvar:

kde K_φ  je definováno vztahem:

Parametr φ představuje fugacitní koeficient.

Ad 1. V případě tlaku 101,3 kPa se plyny chovají ideálně, jejich fugacitní koeficienty jsou jednotkové a řešení pro tento tlak je totožné s předchozím postupem.

Ad 2. Pro tlak 16 MPa získáme fugacitní koeficienty dusíku a amoniaku odečtem z generalizovaného diagramu fugacitních koeficientů; potřebné kritické veličiny najdeme v tabulkách, fugacitní koeficient vodíku je zadán.

Za předpokladu platnosti Lewisova-Randallova pravidla nejsou tyto fugacitní koeficienty a tím ani K_φ závislé na složení, ale pouze na teplotě a tlaku. Po dosazení za K_φ do upraveného vztahu pro rovnovážnou konstantu získáme pro tlak 16 MPa výrazy

Řešením kvadratické rovnice dostaneme rozsah reakce ξ = 0,7. Obsah amoniaku v rovnovážné směsi vypočítáme analogicky, jako v předcházejícím případě:

Z porovnání této hodnoty a údaje získaného za předpokladu ideálního chování plyne, že zanedbání reálného chování u reakcí za vysokých tlaků vede k chybám ve výsledku.