Reakciómechanizmusok leírása. Paraméterek. Reakciókinetikai bizonytalanságanalízis. Bizonytalanságanalízis

Hasonló dokumentumok
Paraméterek. Reakciómechanizmusok leírása. Megbízható kémiai modellek kifejlesztése sok mérési adat egyidejő feldolgozása alapján

A statisztikai vizsgálat tárgyát képező egyedek összességét statisztikai sokaságnak nevezzük.

ORVOSI STATISZTIKA. Az orvosi statisztika helye. Egyéb példák. Példa: test hőmérséklet. Lehet kérdés? Statisztika. Élettan Anatómia Kémia. Kérdések!

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

Az átlagra vonatkozó megbízhatósági intervallum (konfidencia intervallum)

A biostatisztika alapfogalmai, konfidenciaintervallum. Dr. Boda Krisztina PhD SZTE ÁOK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

= λ valós megoldása van.

3.1. A Poisson-eloszlás

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

V. Deriválható függvények

ALGEBRA. egyenlet megoldásait, ha tudjuk, hogy egész számok, továbbá p + q = 198.

Virág Katalin. Szegedi Tudományegyetem, Bolyai Intézet

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

Bootstrap (Efron, 1979)

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 18.

Reakciókinetikai modellek bizonytalanságanalízise és redukciója

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Matematikai statisztika

1. A radioaktivitás statisztikus jellege

A matematikai statisztika elemei

Tartalom. Kezdeti szimulációs technikák. Tipikus kérdések. A bootstrap módszer. Bevezetés A független, azonos eloszlású eset:

Matematika B4 I. gyakorlat

biometria III. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Hipotézisvizsgálat

Kalkulus II., második házi feladat

Sorozatok október 15. Határozza meg a következ sorozatok határértékeit!

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

Matematika I. 9. előadás

Kutatói pályára felkészítı modul

Méréstani összefoglaló

Eddig megismert eloszlások Jelölése Eloszlása EX D 2 X P(X = 1) = p Ind(p) P(X = 0) = 1 p. Leíró és matematikai statisztika

f(n) n x g(n), n x π 2 6 n, σ(n) n x

18. Valószín ségszámítás. (Valószín ségeloszlások, függetlenség. Valószín ségi változók várható

Matematikai statisztika elıadás III. éves elemzı szakosoknak. Zempléni András 9. elıadásból (részlet)

Egy lehetséges tételsor megoldásokkal

Matematikai statisztika

Áringadozások elıadás Kvantitatív pénzügyek szakirány 2012/13 2. félév

1. Adatok közelítése. Bevezetés. 1-1 A közelítő függvény

Komplex számok (el adásvázlat, február 12.) Maróti Miklós

Nagy számok törvényei Statisztikai mintavétel Várható érték becslése. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Piacmeghatározás. Hipotetikus monopolista teszt. Hipotetikus monopolista teszt alkalmazása. Hipotetikus monopolista teszt alkalmazása

Átfolyó-rendszerű gázvízmelegítő teljesítményének és hatásfokának meghatározása Gazdaságossági számításokhoz

Hajós György Versenyre javasolt feladatok SZIE.YMÉTK 2011

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

ANALÍZIS 1. I. VIZSGA január 11. Mérnök informatikus szak α-variáns Munkaidő: 90 perc., vagyis z 2 1p = i 1p = ( cos 3π 2 2

FOLYADÉKSZÁLLÍTÓ RENDSZER LINEÁRIS PARAMÉTER-ÉRZÉKENYSÉG ELEMZÉSE 2 1. BEVEZETÉS

A peremeloszlások. Valószínőségszámítás elıadás III. alk. matematikus szak. Példa. Valószínőségi vektorváltozók eloszlásfüggvénye.

3.4. gyakorlat. Matematika B1X február 1819.

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

Izolált rendszer falai: sem munkavégzés, sem a rendszer állapotának munkavégzés nélküli megváltoztatása nem lehetséges.

Gázturbina égő szimulációja CFD segítségével

Statisztika. Földtudomány szak, geológus szakirány, 2015/2016. tanév tavaszi

Tudjuk, hogy az optimumot az ún. regressziós görbe szolgáltatja, melynek egyenlete:

16. Az AVL-fa. (Adelszon-Velszkij és Landisz, 1962) Definíció: t kiegyensúlyozott (AVL-tulajdonságú) t minden x csúcsára: Pl.:

Ingatlanfinanszírozás és befektetés

Számsorozatok. 1. Alapfeladatok december 22. sorozat határértékét, ha. 1. Feladat: Határozzuk meg az a n = 3n2 + 7n 5n létezik.

(2) Határozzuk meg a következő területi integrálokat a megadott halmazokon: x sin y dx dy, ahol T : 0 x 1, 2 y 3.

FELADATOK A KALKULUS C. TÁRGYHOZ

X = 9, mol. ph = 4,07 [H + ] = 8, mol/dm 3 Gyenge sav ph-jának a számolása (általánosan alkalmazható képlet):

Minta JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI 2. FELADATSORHOZ

1. gyakorlat - Végtelen sorok

A maximum likelihood becslésről

A mérések általános és alapvető metrológiai fogalmai és definíciói. Mérések, mérési eredmények, mérési bizonytalanság. mérés. mérési elv

Differenciaegyenletek aszimptotikus viselkedésének

18. Differenciálszámítás

4. Test feletti egyhatározatlanú polinomok. Klasszikus algebra előadás NE KEVERJÜK A POLINOMOT A POLINOMFÜGGVÉNNYEL!!!

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Oktatási Hivatal KÉMIA I. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló. Javítási-értékelési útmutató I.

6. feladatsor. Statisztika december 6. és 8.

Debreceni Egyetem, Közgazdaság- és Gazdaságtudományi Kar. Feladatok a Gazdasági matematika I. tárgy gyakorlataihoz. Halmazelmélet

Kitűzött feladatok Injektivitás és egyéb tulajdonságok 69 KITŰZÖTT FELADATOK

Elektrokémiai fémleválasztás. Felületi érdesség: definíciók, mérési módszerek és érdesség-változás a fémleválasztás során

6. Minısítéses ellenırzı kártyák

A mérési eredmény megadása

Zavar (confounding): akkor lép fel egy kísérletben, ha a kísérletet végző nem tudja megkülönböztetni az egyes faktorokat.

2. fejezet. Számsorozatok, számsorok

I. Függelék. A valószínűségszámítás alapjai. I.1. Alapfogalamak: A valószínűség fogalma: I.2. Valószínűségi változó.

10.M ALGEBRA < <

A PÉNZ IDİÉRTÉKE. Egy jövıbeni pénzösszeg jelenértéke:

A kommutáció elve. Gyűrűs tekercselésű forgórész. Gyűrűs tekercselésű kommutátoros forgórész

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

A figurális számokról (IV.)

Populáció. Történet. Adatok. Minta. A matematikai statisztika tárgya. Valószínűségszámítás és statisztika előadás info. BSC/B-C szakosoknak

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

INJEKTIVITÁS ÉS EGYÉB TULAJDONSÁGOK MEGOLDOTT FELADATOK

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

Szerszámgépek 5. előadás Március 13. Szerszámg. 5. előad. Miskolc - Egyetemváros 2006/ félév

Statisztika. Eloszlásjellemzők

SOROK Feladatok és megoldások 1. Numerikus sorok

Valószín ségszámítás 2 gyakorlat Alkalmazott matematikus szakirány

Befektetett munka. Pontosság. Intuícióra, tapasztalatra épít. Intuitív Analóg Parametrikus Analitikus MI alapú

Sorozatok. [a sorozat szigorúan monoton nő] (b) a n = n+3. [a sorozat szigorúan monoton csökken] (c) B a n = n+7

6 A teljesítményelektronikai kapcsolások modellezése

Tulajdonságok. Teljes eseményrendszer. Valószínőségi változók függetlensége. Példák, szimulációk

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

8.1. A rezgések szétcsatolása harmonikus közelítésben. Normálrezgések. = =q n és legyen itt a potenciál nulla. q i j. szimmetrikus. q k.

Gyakorló feladatok II.

A paramétereket kísérletileg meghatározott yi értékekre támaszkodva becsülik. Ha n darab kisérletet (megfigyelést, mérést) végeznek, n darab

A szórások vizsgálata. Az F-próba. A döntés. Az F-próba szabadsági fokai

IX. Alkalmazott Informatikai Konferencia Kaposvári Egyetem február 25.

Átírás:

Megbízható kémiai modellek kifejlesztése sok mérési adat egyidejő feldolgozása alajá uráyi amás www.turayi.eu ELE Kémiai Itézet Reakciókietikai Laboratórium Eddig dolgoztak eze a témá: (témavezetık: uráyi amás, Zsély Istvá Gyula, Zemléi Adrás) Varga László, 5. éves alkalmazott matematikus hallgató Arrheius-araméterek bizoytalasága DK dolgozat, Kémiai ODK, országos III. helyezett, 9 Varga László, 5. éves alkalmazott matematikus hallgató Arrheius-araméterek bizoytalasága szakdolgozat, 9 Nagy ibor Reakciókietikai modellek bizoytalaságaalízise és redukciója PhD értekezés, 9. szetember 4. alkalmazott matematika roblémamegoldó szemiárium Szabó Botod, 5. éves alkalmazott matematikus hallgató Arrheius-araméterek becslése közvetett és közvetle mérések alajá DK dolgozat, ELE Kémia házi DK, 9 Reakciómechaizmusok leírása Gyakra agy reakciómechaizmusokat haszálak : Példa: H, CH 4, C H 6 égése Ayagfajták száma: 5 Reakciók száma: 3 5 Kémiai folyamatok vagy kísérletek szimulációja: Közöséges vagy arciális differeciálegyeletek A modellek araméterei ayagfajtához kacsolódak (l. hıkaacitások, diffúziós együtthatók) reakcióléésekhez tartozak (mide reakcióhoz A,, E Arrheius-araméterek) adott fizikai köryezethez tartozak (l. a tartozkodási idı) Paraméterek Mide aramétert rögzítettek tekitük egyes kiválasztott araméterek kivételével Céluk egyes sebességi együtthatók meghatározása. Számításuk a kiterjesztett Arrheius-egyelet segítségével törtéik: R uiverzális gázálladó (8,34 J K - mol - ) hımérséklet (K) A,, E Arrheius-araméterek Bizoytalaságaalízis modell-araméterek bizoytalaok bizoytalaságaalízis modell-eredméyek is bizoytalaok Bizoytalaságok megadása élkül a modellek eredméye semmitmodó Egy modell elfogadható, ha a mérési eredméyek bizoytalasági tartomáya átfed a szimulációs eredméyek bizoytalasági tartomáyával. Reakciókietikai bizoytalaságaalízis A reakciókietikai adatbázisok tartalmazzák az Arrheiusaramétereket és a sebességi együtthatók bizoytalaságát. A bizoytalaságaalízis-számítások csak az A-aramétert tekitették bizoytalaak. Az Arrheius-egyelet haszálata jelet-e megkötést a k bizoytalaságáak hımérsékletfüggésére? A bizoytalaságaalízis a modell-araméterek bizoytalaságáak a hatását vizsgálja a modell-eredméyek bizoytalaságára. 5 6

Kétaraméteres Arrheius-egyelet: k : sebességi együttható R: gázálladó (8,34 J K - mol - ) : hımérséklet (K) A, E : Arrheius-araméterek A= k e E / R k = Ae Legye k és k ismert két külöbözı, és hımérséklete. A és E értéke így számítató: A= k e E / R E R Számítógées adatbázisok tartalmazzák mide reakcióhoz A, (,) E értékét (de ezek bizoytalaságát NEM!!!) k bizoytalaságát kifejezı f számot k k max f = log = log k mi k Ahol k a sebességi együttható ajálott értéke, k mi és k max a lehetséges legkisebb és legagyobb értéke l k szóráségyzetéek számítása f bizoytalasági araméterbıl: l (l ) 3 σ k = f E / R= (l k l k) /(/ / ) 7 k sőrőségfüggvéyéek számítása (hımérsékletfüggı): Feltesszük, hogy k csokolt logormális eloszlású, azaz k mi és k max értékéél le va vágva a sőrőségfüggvéy 8 és hımérsékleteke k( ) és k( ) geerálása Kezdeti algoritmus:. m darab ( k( ), k( ) ) ár elıállítása. m darab (A, E) ár kiszámítása (m= a számításaikba) R H+H O =HO +H reakció: A=,69 s - cm 3 mol -, E=574 J mol - f=,5 a teljes =3 K K hımérséklettartomáyba R H+H O =HO +H reakció: A=,69 s - cm 3 mol -, E=574 J mol - f=,5 a teljes =3 K K hımérséklettartomáyba Álladó f() csak úgy lehetséges, ha csak A bizoytala, ami fizikailag em reális: Probléma: em teljesül, hogy f=,5 a teljes tartomáyo! 9 Ha f() mooto övekszik (vagy mooto csökke) a megadott hımérsékletitervallumba, akkor elıállítható olya l A E/R araméterkészlet, amelyél k adott szórású a hımérséklet végotoko. R O+HO =OH+O reakció: A=.63x 3 s - cm 3 mol -, E= 3,4 J mol - = K-e f=,, övekszik f=,5-re K-ig. f() függvéy: l A E/R hisztogram: Sebességi együttható hımérsékletfüggése Nemlieáris és liearizált alakok kiterjesztett Arrheius-egyelet k( ) = A ex( E / R) ( θ) = + lθ eredeti Arrheius-egyelet k = Aex E / R ( ) ( ) hatváy-hımérsékletfüggés: k ( ) = A hımérsékletfüggetle: k ( ) = A l{ ( )} l{ } l{ } { } { } k = A + E R θ θ θ ( θ) = ( θ) = + lθ ( θ) = A sebességi együttható logaritmusa lieáris az (,, ) származtatott Arrheius-araméterekbe.

A sebességi együttható bizoytalaságáak megadásai k bizoytalaságát adott hımérséklete az f számmal jellemzik: Légkörkémiai adatbázisok ( =98K) IUPAC JPL (NASA) Égéstudomáyi adatbázisok k logaritmusáak szórása k() bizoytalasága aráyos (θ ) szórásával: mi max ( k k ) ( k k ) f = log = log g f( ) = d+ ( ) l f( ) = l f + g f f( ) = f σ θ = l ha (, ) ha = 3 ( θ) = ( ( θ) ( θ) ) f () ~σ ( θ) { k( ) } 3 A sebességi együttható ( θ) = + lθ bizoytalaságáak kacsolata az Arrheius-araméterek bizoytalaságával A liearizált Arrheius-egyelet komaktabb alakba: :=[ ] θ : = [ lθ θ ] Az Arrheius-araméterek kovariacia-mátrixa és aak kacsolata a sebességi együttható bizoytalaságával: σ r σσ rσσ = ( )( ) = Σ r σσ σ rσ σ rσσ rσ σ σ f ( ) ~ ( θ) = θ Σ θ σ k bizoytalaságáak hımérsékletfüggése aráyos egy kvadratikus alak gyökével, amelyek mátrixa az Arrheius-araméterek kovariacia-mátrixa. ( θ) = θ 4 sebességi együttható bizoytalaságáak hımérsékletfüggése Kiterjesztett Arrheius-egyelet a szórás hımérsékletfüggése: σ ( θ) σ + σ l θ+ σ θ + r σ σ lθ r σ σ θ r σ σ θ lθ = Eredeti Arrheius-egyelet a szórás hımérsékletfüggése: Hatváy-hımérsékletfüggés a szórás hımérsékletfüggése: Hımérsékletfüggetle k a szórás hımérsékletfüggése: Az Arrheius-araméterek évleges értékei és a kovariacia-mátrixuk hımérsékletfüggetleek a sebességi együttható kifejezéséek érvéyességi tartomáyá. σ ( θ) = σ + σ θ r σ σ θ f ( ) ~ ( θ) = θ Σ θ σ σ ( θ) = σ + σ l θ+ r σ σ lθ 5 σ ( θ) = σ Arrheius-araméterek együttes, ormális valószíőségi sőrőségfüggvéyéek megállaítása Az adatbázisba megadott bizoytalaságok értékekre a levezetett egyeletet illesztjük. kiterjesztett Arrheius-egyelet eseté: σ( θ) = σ+ σ l θ+ σθ + r σσ lθ rσσθ rσ σ lθ θ ( ) eredeti Arrheius-egyelet eseté: σ θ = σ+ σθ rσσθ Az illesztés eredméyekét az Arrheius-araméterek kovariacia-mátrixát kajuk. Az adatbázisokba megadott bizoytalasági adatok alajá az Arrheius-araméterek együttes ormális eloszlása meghatározható. 6 O + N O NO + NO reakció sebességi együtthatója bizoytalaságáak hımérsékletfüggése (K-4K) O + N O NO + NO sebességi együtthatója valószíőségeloszlásáak változása a hımérséklet függvéyébe ( K 4 K) k( ) = Aex( E / R) ( θ) = = 3,34 = 393 σ =,355 σ = 588 r =,945 7 8 3

O + N O NO + NO sebességi együtthatója valószíőségeloszlásáak változása a hımérséklet függvéyébe ( K 333 K) O + N O NO + NO Az Arrheius-araméterek együttes ormális valószíőségi sőrőségfüggvéye 9 Mérések csoortosítása A hagyomáyos módszer Közvetle mérés: k sebességi együttható meghatározása Közvetett mérés: a teljes reakciómechaizmus elleırzésére alkalmas kísérletek (l.: gyulladási idı, lágsebesség mérések) Egyes araméterek közvetle mérése agy hibával (l. k mérése 3%-os hibával) Változtatás élkül alkalmazták a aramétereket Reaktorokba mért adatokat (l. gyulladási idı, kocetráció idı görbék) csak elleırzésre vették figyelembe Az új módszer tulajdoságai A módszer alkalmazása a közvetle és közvetett mérések figyelembe vétele egyszerre a mérések otosságáak figyelembe vétele súlyozással otimális érték keresése a kiválasztott (fotos) reakciók mide Arrheius-araméterére eloszlás illesztése a feti araméterekre H égéséek reakciómechaizmusa (Curra, 4) Két fotos reakció: i. H+O O+OH ii. H+O +M HO +M (i) reakcióra A,, E Arrheius-araméterek (ii) reakcióra A,,, E Arrheius-araméterek (alacsoy yomású hatérérték), m harmadik test araméter Sebességi együtthatók mérésére J. V. Michael és mukatársai mérési adatait haszáltuk Gyulladási idı mérésére Peterse és mukatársai valamit Slack és mukatársai mérési eredméyeit haszáltuk 4

Közvetett mérések Közvetle mérések Elért eredméyek Olya algoritmust dolgoztuk ki és rogramoztuk be reakciómechaizmusok kiválasztott aramétereiek meghatározására, amely: a közvetett és közvetle kísérleteket egyarát figyelembe veszi (ilye korábba em volt!) kiválasztott reakciók A,, E Arrheius-aramétereit egyszerre illeszti (korábba csak A-t illesztették!) ormális eloszlás illesztése (eddig ilyet még em számítottak) Köszööm a figyelmet! 5