قسمت اول: در این قسمت ما انرژی پتانسیل را برای پنج مخلوط گازی دوتایی دی اکسید کربن که شاملco2-he co2-xe،co2-kr،co2-ar و co2-neاست توسط اطلاعات مربوط به ویسکوزیته بدست آورده ایم و سپس پتانسیلهای محاسبه شده را با سایر مدلهای انرژی پتانسیل گزارش شده مقایسه کرده ایم. خواص انتقالی که شامل ویسکوزیته، ضریب پخش، ضریب پخش حرارتی و هدایت گرمایی مخلوط های ذکر شده از انرژی پتانسیل محاسبه شده و سپس با اطلاعات تجربی مقایسه شده است. روابط دقیقی برای ضریب ویسکوزیته مخلوط های ذکر شده در بالا در محدوده دمای 200k<t<3273.15k از انرژی پتانسیل بین مولکولی بدست آمده که دقت برای اطلاعات مربوط به ویسکوزیته حدودا 2% است. همچنین انرژی پتانسیل محاسبه شده برای بدست آوردن سایر خواص انتقالی بکارگرفته شده و دقت برای ضریب پخش مخلوطهای بالا حدودا 3% است و نهایتا انرژی برهمکنش و اطلاعات ویسکوزیته مربوط به دانسیته پایین برای محاسبه ویسکوزیته در ناحیه دانسیته بالا با استفاده از روش vesovic-wakeham بکارگرفته شده است. همچنین ویسکوزیته، ضریب پخش، ضریب پخش حرارتی و هدایت گرمایی برای هفت مخلوط گازی دوتاییh2–co2, h2–n2, h2–ch4, h2–c2h6, n2–ch4, n2–c2h6, ch4–c2h6و یک مخلوط سه تایی n2–ch4–c2h6و یک مخلوط چهارتایی h2–n2–ch4–c2h6با استفاده ازاصل حالات متناظر و روش inversion محاسبه شده است و خواص انتقالی محاسبه شده با روشهای دیگر و همچنین با اطلاعات تجربی مقایسه شده است به طوریکه دقت ویسکوزیته حدودا 3% و ضریب پخش مخلوطهای دوتایی حدودا 5% و هدایت گرمایی 14% می باشد. قسمت دوم: tao و mason یک معادله حالت بر اساس مکانیک آماری برای مواد خالص توسعه دادند وما این معادله حالت را برای مخلوط سیالات ( که در اینجا مخلوط خنک کننده ها به عنوان نمونه در نظر گرفته شده) توسعه دادیم. مخلوط خنک کننده ها که در نظر گرفته شده عبارتند از r32 + r125، r32 + r134a، r134a + r152a، r125 + r143a، r125 + r134a، r32 + r227ea، r134a + r290, و r22 + r152a . ضریب دوم ویریال b(t) با استفاده از یک رابطه دو پارامتری که از آنالیز اطلاعات مربوط به سرعت صوت بدست آمده محاسبه می شود که در این رابطه دو ثابت آنتالپی تبخیر (?hvap) و دانسیته مولار (?nb) که هر دو در نقطه جوش نرمال هستند استفاده می شود. دیگر مقادیر وابسته به دما عبارتند از فاکتور تصحیح ?(t) b(t), که از مدل پتانسیل (12-6) لنارد- جونز محاسبه می شود. پارامترهای b12(t)، ?12(t) و b12(t) که برای حل معادله حالت مورد نیاز هستند با کمک قواعد اختلاط محاسبه می شوند. معادله حالت(tm) با اطلاعات تجربی مقایسه شده است و نتایج نشان می دهد که دقت دانسیته های گاز و مایع مخلوط های خنک کننده ها به ترتیب 1.3% و 2.69% برای محدوده دمایی 253-440 k و محدوده فشاری 0.33-158 bar می باشد. همچنین این معادله حالت با معادله حالت ihm-song-mason (ism) و peng-robinson (pr) مقایسه شده و در فاز گازی معادله حالت tm به معادله حالت ism شبیه است و در فاز مایع معادله حالت tm به معادله حالت pr شبیه است و هر دو بهتر از معادله حالت ism هستند. قسمت سوم: در این قسمت ما برای محاسبه هدایت گرمایی کربن نانو تیوب چند دیواره درروغن (?-olfin) ، دسین (de) ، آب مقطر و اتیلن گلیکول و همچنین کربن نانو تیوب تک دیواره در اپوکسی و ملی متیل متاسریلیت (pmma) از مدل های پیشرفته استفاده کرده ایم. در این تحقیق یک مدل ترکیبی شامل mega-trend-diffusion و شبکه عصبی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش برای بهبود عملکرد مدل جهت پیش بینی دقیق تر ضریب هدایت حرارتی، ابتدا به وسیله روش mega-trend- diffusion یک محدوده مجازی بر مبنای داده های واقعی تعیین می شود و سپس تعدادی داده مجازی در این محدوده تولید می شود. در مرحله بعد داده های مجازی تولید شده همراه با داده های واقعی می تواند برای آموزش و آ زمون شبکه عصبی بکار گرفته شود. میزان خطا بر مبنای میانگین مطلق، انحراف استاندارد و ضریب همبستگی به ترتیب 3.26% ، 2.3% و 0.991 می باشد. نتایج حاصل از مدل سازی نشان میدهد که مدل ارایه شده عملکرد بالایی برای پیش بینی ضریب هدایت گرمایی درمقایسه با مقادیر واقعی دارد.

تائو و میسون معادله حالتی بر مبنای مکانیک آماری برای مواد خالص ارائه دادند و ما این معادله را اصلاح کرده و برای فلزات قلیایی خاکی شامل منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم و فلزات مقاوم شامل تانتالیوم، رنیوم، مولیبدن، تیتانیوم، زیرکونیوم، هافنیوم و نیوبیوم و فلزات دیگری از قبیل آلومینیوم، بیسموت، مس، آهن، گالیوم، نیکل، سرب و قلع بکار بردیم. سه کمیت وابسته به دما در این معادله وجود دارد: ضریب دوم ویریال، b_2، حجم موثر واندروالس، b و یک فاکتور تصحیح، ?. ما برای محاسبه پارامترهای وابسته به دمای معادله حالت تائو- میسون از رابطه اسلامی و همکارانش استفاده کردیم، این رابطه نسبت به رابطه تزونوپولوس دارای مزایایی است که عبارت اند از: 1) این پارامترها نسبت به پارامترهای بحرانی به آسانی اندازه گیری می شوند. 2) تعداد پارامترهای ورودی در رابطه تزونوپولوس سه تا هستند که عبارت اند از دمای بحرانی، فشار بحرانی و فاکتور خارج از مرکز. در رابطه اسلامی تعداد پارامترها به دو عدد کاهش می یابد که عبارت اند از tbp و bp? و با استفاده از این رابطه قادر به پیش بینی چگالی فلزات مایع با میانگین مطلق انحراف 30/0 شدیم، مقیاس های مورد استفاده در این رابطه شامل دمای جوش نرمال و دانسیته مایع در نقطه جوش نرمال می باشد. در مورد فلزات مقاوم برای محاسبه b2(t) ,? ,b معادله دیگری نیز مورد استفاده قرار گرفت که توسط قطعی و بوشهری پیشنهاد شد، مقیاسهای مورد استفاده در این معادله شامل کشش سطحی و دانسیته مایع در نقطه ذوب می باشد. این معادله چگالی ها را با میانگین مطلق انحراف 22/0 پیش بینی کرد

خواص حجمی مواد پلیمری از اهمیت ویژه ای در علوم مهندسی و پلیمر برخوردار است. معادله حالت قادر است رفتار پلیمرها را در محدوده وسیعی از دما و فشار (جایی که اطلاعات تجربی نادر است) پیش بینی کند. بنابراین، بکارگیری روش های محاسباتی و معادله حالت های مناسب برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی این گونه مواد از اهمیت بالایی برخوردار است. اغلب معادله حالت های ارائه شده در منابع علمی برای سیالات تجربی هستند و تعداد بسیار کمی از آن ها پایه تئوری دارند. در این تحقیق، دو معادله حالت ایسم و تائو- میسون که قبلاٌ برای پلیمرهای خالص استفاده شده به پلیمرهای مخلوط از قبیل peg+ppg، pegme-350+peg-200، pegme-350+peg-600، ppo+ps و ps+pvme در طیف وسیعی از دما، فشار و کسر مولی های مختلف گسترش داده شده و با انجام دو تصحیح روی معادله حالت های ذکر شده از آن ها برای پیش بینی خواص حجمی مخلوط پلیمرها استفاده گردید. در تصحیح اول ضریب دوم ویریال، ? و ?? از طریق پارامترهای جدیدی مانند دما و دانسیته مولی در نقطه ذوب بدست آمده که میانگین مطلق انحراف برای معادله حالت های ایسم و تائو- میسون تصحیح شده به ترتیب91/0 و 78/0 درصد بدست آمد. در تصحیح دوم ضریب دوم ویریال با استفاده از معادله قطعی و بوشهری جایگزین گردیده که میانگین مطلق انحراف برای معادله حالت های ایسم و تائو- میسون تصحیح شده به ترتیب 70/0 و 85/0 درصد بدست آمد. نتایج بدست آمده حاکی از توافق بسیار خوبی با مقادیر تجربی می باشد.

پیل های سوختی با غشای تبادل پروتون بعنوان یک منبع تولید انرژی است که با گاز هیدروژن تغذیه شده و تولید آب می کند و در سال های اخیر نیز بسیار مورد توجه بوده است. گران ترین قسمت یک پیل سوختی کاتالیزور مبتنی بر فاز آن است. واکنش احیای اکسیژن به عنوان واکنش کند پیل سوختی پلیمری در مقایسه با واکنش اکسیداسیون هیدروژن در آند است. در این تحقیق گرافن را با استفاده از روش مناسب سنتز کرده، 20 درصد از حجم اکسید گرافن پلاتین افزوده و برای اصلاح خواص گرافن از dna استفاده شد. برای ارزیابی واکنش احیای اکسیژن در لایه کاتالیزور از محیط اسید سولفوریک نیم مولار و در اتمسفرهای نیتروژن و اکسیژن استفاده شد. تکنیک های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری با روبش خطی پتانسیل، کرونوآمپرومتری و طیف سنجی الکتروشیمیایی امپدانس برای ارزیابی الکتروکاتالیست های تهیه شده در سیستم سه ااکترودی بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که dnaخواص گرافن را به عنوان پایه کاتالیست بهبود بخشیده است.

معادله حالت مهمترین ابزار در مهندسی شیمی، برای مطالعه خواص ترمودینامیکی، تخمین و طراحی تبادلات فازی مواد مختلف میباشد .یک معادله حالت دقیق شکل تحلیلی رفتار-pressure volumes-temperature است و اغلب برای استفاده در محاسبات مطلوب و مورد نیاز است .معادله حالت برای مواد پلیمری نیز موضوع با اهمیتی نزد دانشمندان و مهندسین پلیمر می‎باشد زیرا چنین معادلاتی قادرند رفتار پلیمرها را در محدوده وسیعی از دما و فشار پیش بینی نمایند بخصوص زمانی که مقادیر آزمایشگاهی موجود نباشند. در سال 1994، تائو و میسون با اضافه کردن ترم تصحیح اختلالی به منظور وارد کردن اثر جاذبه در معادله حالت ism آن را به شکل امروزی آن در آورده و معادله حالت tm را معرفی کردند. در این پایان نامه برای اولین بار معادله حالت تائو-میسون برای دستیابی به بهترین تطابق دادههای تجربی با دادههای محاسبه شده با اصلاح در این معادله برای کوپلیمرهای (پلی اتیلن-پروپیلن) pep، (پلی اتیلن- ونیل استات) peva ، (پلی اتیلن-ونیل الکل) pevoh،( پلی اتیلن-متاکریلیک اسید) pema، (پلی اتیلن-آکریلیک اسید )peaa، (پلی آکریلونیتریل-بوتادین) panb، (پلی استایرن-آکریلونیتریل) psan با استفاده از نرم افزار مطلب اجرا شد. در کار اول تصحیح ضریب دوم ویریال (b(t و b و ? با استفاده از پارامترهای جدیدی مانند دانسیته و دمای اتاق محاسبه گردید که میانگین مطلق انحراف برابر با 1.4 درصد شد. در کار دوم ضریب دوم ویریال با استفاده از معادله قطعی و بوشهری جایگزین گردید که میانگین مطلق انحراف برای معادله حالت تائو-میسون تصحیح شده 0.9 درصد بدست آمد. مقایسه مقادیر بدست آمده با استفاده از معادله حالت tm تصحیح شده با دادههای تجربی نشان میدهد که این تئوری توافق خوبی با دادههای تجربی دارد و میتواند مدلی کارآمد برای تخمین خواص حجمی کوپلیمرها باشد.

در این تحقیق، سینتیک واکنش اکسایش رادیکال سیکلو¬ پروپیل و مولکول اکسیژن در فاز گازی به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. واکنش¬های رادیکال¬ هیدروکربن و مولکول اکسیژن، از واکنش¬های مهم سوختن و اکسایش در دمای پایین می¬باشد. در این واکنش، محصولات مختلفی تولید می¬شود. هدف اصلی ما به دست آوردن مکانیسم واکنش برای سیستم و همچنین رسم منحنی سطح انرژی پتانسیل است. محاسبات آغازین گزارش شده در این¬جا با استفاده از برنامه¬ی گوسین 2003 انجام گرفته است. خواص ترمودینامیکی واکنش¬دهنده¬ها، محصولات و حالت¬های گذار با روش mpwb95/6-31+g** و mp2/6-31+g** برای واکنش¬های r1 و r2 و hf/6-31+g** برای واکنش r3 تعیین شده است. محاسبات فرکانسی در تراز mpwb95/6-31+g** و mp2/6-31+g** برای واکنش¬های r1 وr2 و hf/6-31+g** برای واکنش r3 به منظور تایید ساختارهای حالت پایه و نقاط زینی و محصولات به دست آمده انجام شده است. محاسبات تک نقطه¬ای ccsd(t) با مجموعه پایه 6-31+g** برای محاسبه مقادیر دقیق تر انرژی نیز انجام شده است. با توجه به محاسبات انجام شده، تولید سیکلوپروپن و ، به دلیل سد انرژی بالاتر کمتر مهم است. انرژی کلیه¬ی گونه¬های موجود در مسیر واکنش¬های r1 و r2، کمتر از مقادیر انرژی مواد واکنش¬دهنده است.

تئوری نانوسیال اولین بار توسط چویی در سال 1995 ارائه شد و نانوسیالات نوع جدیدی از سیال ها هستند که از پراکندگی نانوذرات جامد در سیال پایه همچون آب، اتیلن گلیکول و روغن موتور ساخته می شوند. در بخش اول کار، از شبکه پس انتشار (bpn) و تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (pca) به منظور پیش بینی ویسکوزیته ی موثر نانولوله کربن استفاده شده است. ویسکوزیته ی سوسپانسیون نانولوله کربن به عنوان تابعی از دما، کسر حجمی نانوذرات، طول موثر نانوذرات و ویسکوزیته ی سیال پایه با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی معرفی شده است. نتایج به دست آمده توسط مدل bpn-pca حاکی از توافق بسیار خوبی با مقادیر تجربی می باشد. در بخش دوم کار، از شبکه پس انتشار (bpn) و تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (pca) به منظور پیش بینی هدایت حرارتی نانوسیالاتی همچون: al2o3/ (60:40)eg:h2o, al2o3/w, al2o3/ (20:80)eg:w, al2o3/ (50:50)eg:w, zno/ (60:40) eg:w, cuo/ (60:40)eg:w, cuo/w, cuo/ (50:50)eg:w, tio2/w, tio2/ (20:80)eg:w, fe3o4/ (20:80) eg:w, fe3o4/ (60:40) eg:w, fe3o4/ (40:60) eg:w and fe3o4/ w به عنوان تابعی از دما، هدایت حرارتی نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات، قطر نانوذرات و هدایت حرارتی سیال پایه استفاده شده است. نتایج به دست آمده از مدل bpn-pca با میانگین خطا 47/1% و ضریب همبستگی 9942/0، توافق خوبی با داده های تجربی دارد.

بخش اول: تئوری نانوسیال اولین بار توسط چویی در سال 1995 ارائه شد و نانوسیالات نوع جدیدی از سیال ها هستند که از پراکندگی نانوذرات جامد در سیال پایه همچون آب، اتیلن گلیکول و روغن موتور ساخته می شوند. در بخش اول کار از یک معادله حالت دقیق و شبکه عصبی مصنوعی(ann) و تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (pca) به منظور پیش بینی چگالی و خواص فیزیکی نانوسیال هااستفاده شده است. همچنین تعدادی از خواص ترمودینامیکی نانوسیال ها را نیز محاسبه کردیم. نتایج به دست آمده توسط این مدل ها حاکی از توافق بسیار خوبی با مقادیر تجربی می باشد. به منظور پیش بینی چگالی وخواص ترمودینامیکی از نانوسیالاتی همچون:zno/eg+h2o ، al2o3/eg+h2o، sb2o5:sno2+eg+h2o، zno/peg، tio2/eg zno/peg+h2o به عنوان تابعی از دما و کسرحجمی استفاده شده است. بخش دوم: مایعات یونی ترکیباتی هستند که در چند سال اخیر انقلابی در مراکز تحقیقاتی و صنایع شیمیایی به پا کرده اند. این ترکیبات که جزء مواد شیمیایی سبز هستند به عنوان حلال، نقش بسیار مهمی در کاهش استفاده از ترکیبات خطرناک و آسیب زننده به محیط زیست را دارا می باشند. دراین بخش از یک معادله حالت دقیق و شبکه عصبی مصنوعی(ann) و تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (pca) به منظور پیش بینی چگالی و خواص فیزیکی مایعات یونی استفاده شده است. همچنین خواص ترمودینامیکی مایعات یونی را نیز محاسبه کردیم. به منظور پیش بینی چگالی وخواص ترمودینامیکی ازسیستم مایعات یونی مختلف استفاده کردیم. بخش سوم: خواص حجمی مواد کوپلیمری دارای اهمیت زیادی برای دانشمندان و مهندسان پلیمر است. بنابراین، یک معادله حالت دقیق برای توضیح این رفتار در طیف وسیعی از دما و فشار مورد نیاز است. در این تحقیق، معادله حالت ایهم- سانگ- میسون (ism eos) برای محاسبه خواص حجمی کوپلیمرها استفاده شد، مانند: پلی (اتیلن - پروپیلن) (pep)، پلی (اتیلن - وینیل استات) ( peva)، پلی (اتیلن– متاکریلیک اسید) ((pema، پلی (اتیلن – اکریلیک اسید) (peaa)، پلی (اتیلن - وینیل الکل) (pevoh)، پلی (استایرن- اکریلونیتریل) (psan)، پلی (اکر یلو نیتریل - بوتادین) (panb).

واکنش nhx با اکسیژن و گونه های شامل نیتروژن نقشی مهم در طرح یا ایجاد آلوده کننده های nox در طول فرآیند های سوختن دارد. بنابراین فهم کامل بحرانی این فرآیند مهم است. در این تحقیق، مسیر های ممکن برای واکنش آمینو رادیکال با اتم اکسیژن در فاز گازی مورد بررسی قرار گرفته است سپس با استفاده از تئوری rrkm ثابت سرعت محاسبه و معادله آن گزارش شده است. ماهیت انرژی پتانسیل می تواند از راه تجربه یا محاسبات ab initio شیمی کوانتومی بهبود یابد. برای این واکنش در ابتدا سطح انرژی پتانسیل با متد mp2 با مجموعه پایه 6-311**g++ بدست آمده است. از سطح انرژی پتانسیل نقاط ایستا آشکار و با استفاده از دستور فرکانس ماهیت آن ها شناسایی شدند. تمام گونه های موجود در واکنش با متد هایmp2 و mpwb1k بهینه شده اند . محاسبات تک نقطه ای با متد ccsd(t) برای دست یابی به نتایج دقیق تر انجام شده است. در 18 مسیر ممکن، 4 حدواسط و 11 حالت گذار وجود دارد. 5 محصول متفاوت از واکنش آمینو رادیکال با اتم اکسیژن نتیجه می شود: hno+h، hon+h، h2o+n، nh+oh و h2+no. با دانستن اطلاعات لازم درباره مکانیسم واکنش و ساختار گونه ها ثابت سرعت محاسبه شد. ثابت سرعت با استفاده از تئوری rrkm محاسبه شده است. از آنجا که در واکنش های انتقال هیدروژن، پدیده تونل زنی نقش مهمی ایفا می کند، تصحیحات تونل زنی برای این واکنش ها اعمال شده است. نتایج بدست آمده از تئوری rrkm برای مسیرها با یکدیگر مقایسه و بهترین مسیر با بزرگترین ثابت سرعت بدست آمد. نهایتا معادله ثابت سرعت با استفاده از یک معادله چهار پارامتری با درصد خطای پایین محاسبه و پارامترهای تنظیم شونده گزارش شدند. نتایج بدست آمده از تئوری rrkm برای مسیر های r1 و r2 با تجربه مقایسه شده اند. نهایتا منحنی انرژی درون یابی شده بدست آمده است.

خواص حجمی مواد کوپلیمری دارای اهمیت زیادی برای دانشمندان و مهندسان پلیمر است. بنابراین، یک مدل دقیق برای توضیح این رفتار در طیف وسیعی از دما و فشار مورد نیاز است. شبکه های عصبی مصنوعی امروزه کاربردهای فراوانی در زمینه مدل سازی سیستم های مختلف دارند. در بخش اول این پژوهش با استفاده از یک شبکه عصبی پرسپترون چندلایه مدلی برای محاسبه چگالی کوپلیمر ها مورد بررسی قرار گرفت، کوپلیمرهایی مانند: پلی اتیلن_پروپیلن (pep)، پلی اتیلن_وینیل استات (peva)، پلی اتیلن_متاکریلیک اسید (pema)، پلی اتیلن_اکریلیک اسید (peaa)، پلی اتیلن_وینیل الکل (pevoh)، پلی استایرن_کریلونیتریل (psan)، پلی اکریلونیتریل_بوتادین (panb). نتایج به دست آمده با معادله حالت تائو_میسون تصحیح شده مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اثر مدل شبکه عصبی توافق خوبی با داده های تجربی با میانگین مربعات خطای 2/3 ×10-5 و ضریب همبستگی 99/0دارند. بخش دوم: بخش دوم مبتنی بر استفاده از نانوسیم مس نشانده شده روی کربن فعال در حضور امواج فراصوت برای حذف همزمان رنگ های دی سولفین بلو، کریستال ویولت و سانست یلو می باشد. آنالیز هم زمان با روش مستقی انجام شد و مقدار جذب برای رنگ سانست یلو در مشتق مرتبه ی اول در طول موج 450 نانومتر و برای رنگ های دی سولفین بلو و کریستال ویوله در مشتق مرتبه ی دوم به ترتیب در طول موج های 662 و 579 نانومتربه دست آمد. در این بخش اثر پارامترهای مختلف شامل ph، مقدار جاذب، غلظت رنگ ها و زمان بهم خوردن روی درصد حذف با روش طراحی آزمایش مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. مقدار جاذب 02/0 گرم، غلظت رنگ دی سولفین بلو00/7 میلی گرم بر لیتر، غلظت رنگ کریستال ویوله 6/82 میلی گرم بر لیتر، سانست یلو 00/7 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس 3 دقیقه به عنوان شرایط بهینه حذف حاصل شدند. ایزوترم های جذبی، مدل های سینتیکی و معادلات ترمودینامیکی مورد بررسی و قابلیت استفاده از آن ها در شرایط بهینه بررسی گردید. در ادامه از شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی درصد حذف رنگ ها مورد استفاده قرار گرفت که نتایج نشان می دهند مدل سازی شبکه عصبی نسبت به روش پاسخ سطح توافق بیشتری با داده های تجربی دارد